Lámina posterior de soporte para módulos fotovoltaicos.

Una lámina posterior de soporte, para un módulo fotovoltaico, la cual comprende:

un substrato; y

una capa, la cual comprende fluoropolímero curado sobre el substrato;

en donde, la capa que comprende fluoropolímero, incluye sílice hidrofóbica, en una cantidad comprendida dentro de unos márgenes que van desde un 2,5 %, en peso, hasta un 1,5 %, en peso.

Lámina posterior de soporte para módulos fotovoltaicos.

Sector de la invención

La presente invención, se refiere a módulos fotovoltaicos. De una forma más específica, la presente invención, se refiere a láminas protectoras posteriores, de soporte.

Descripción del arte especializado de la técnica relacionada

La energía solar utilizada en los módulos fotovoltaicos, se encuentra entre las más prometedoras alternativas a la energía procedente de los combustibles de fósiles, los cuales están en vías de agotamiento, en el presente siglo. Los módulos fotovoltaicos típicos, consisten en una lámina frontal de vidrio o de un material flexible, transparente, células solares, un encapsulante, una lámina protectora posterior de soporte o refuerzo, un sellado protector, el cual cubre los bordes del módulo, y un marco perimétrico, fabricado a base de aluminio, el cual cubre el sellado. Tal y como se ¡lustra en la figura 1, se encuentran diseñados una lámina frontal 1, una lámina posterior de soporte, 2, y un encapsulante 3 y 3, para proteger a una de células, 4, de los agentes atmosféricos, de la humedad, de las cargas mecánicas y de los impactos. Así mismo, también, éstos proporcionan un aislamiento térmico para la seguridad de las personas, y para la pérdida de corriente eléctrica. Las láminas protectoras posteriores de soporte, 2, están previstas para mejorar el ciclo de vida y la eficiencia de los módulos fotovoltaicos, reduciendo así, de este modo, el coste por watt de la electricidad fotovoltaica. Mientras que, la lámina frontal 1 y el encapsulante 3 y 3 deben ser transparentes, para una alta transmisión de la luz, la lámina posterior de soporte, debe tener una alta opacidad, para propósitos estéticos, y una alta reflectividad, para propósitos funcionales. Son deseables módulos delgados y ligeros, debido a un gran número de razones, incluyendo la reducción del peso, de una forma especial, para las aplicaciones de arquitectura (PV integrado en el edificio), y para las aplicaciones espaciales, así como también, para aplicaciones militares (incorporados en el equipo de los soldados, etc.). De una forma adicional, los módulos ligeros y delgados, contribuyen a una reducción del coste. Así mismo, además, la reducción en la cantidad de los materiales consumidos, convierte a la tecnología en más verde, conservándose así, de este modo, más recursos naturales.

Una forma de fabricar células solares ligeras y delgadas, es la consistente en la incorporación de láminas posteriores de soporte, las cuales sean ligeras y delgadas. El material de recubrimiento de la cara posterior, no obstante, debe también tener alguna resistencia a la humedad, con objeto de evitar la permeación del vapor de la humedad y del agua, los cuales podrían provocar la oxidación de las partes subyacentes, tales como las consistentes en el elemento fotovoltaico, los cables, y los electrodos, y el dañado de las células solares. De una forma adicional, las láminas posteriores de soporte, debería proporcionar un aislamiento eléctrico, una protección mecánica, alguna estabilidad UV, adherencia al encapsulante, y la capacidad de unión de los cables de salida.

De una forma usual, las láminas protectoras posteriores de soporte, son, de una forma típica, laminados. La figura 2, proporciona una ilustración de una típica lámina posterior de soporte, 2. El laminado, consiste en películas de poli (fluoruros de vinilo) 22, tratándose, de la forma más usual, de Tediar®, de poliésteres (PET) 24, y de copolímeros de etileno - acetato de vinilo (EVA) 26, como componentes clave. La capa de EVA, 26, se une con la capa de encapsulante, 3, en el módulo, y ésta sirve como una capa dieléctrica y tiene unas buenas propiedades de barrera a la humedad. Ésta dimensionalmente estable. El EVA blanco, permite un significativo incremento de la potencia. La capa de poliéster 24, es muy resistente, ésta tiene unas excelentes propiedades dieléctricas, es dimensionalmente estable, y tiene unas buenas propiedades de barrera de humedad. La capa de poli (fluoruro de vinilo), 22, sirve como capa muy resistente a las inclemencias del tiempo (resistente a la intemperie).

A pesar del hecho de que, estas películas, han cumplido con los patrones estándar de rendimiento, según los tests de ensayo requeridos, realizados, y durante el uso real, éstos exhiben no obstante ciertas limitaciones, tales como las consistentes en un elevado coste y una disponibilidad limitada de las películas de Tediar®. Otro inconveniente de las películas correspondiente al arte de la técnica anterior, tales como los consistentes en el PVF (Tediar®), el ECTFE (Halar®), y otros fluoropolímeros, reside en el hecho de que, tales tipos de materiales, no pueden procesarse a la temperatura ambiente o a temperaturas que sean moderadamente elevadas. Así, por ejemplo, la película de PVF, se produce mediante un proceso de colada, a partir de una dispersión, mediante la utilización de disolventes de alto punto de ebullición (tratándose éstos, de una forma usual, de la dimetilacetamida, para el Tediar® orientado, y del carbonato de propileno, para el Tediar® SP). El punto de ebullición de la dimetilacetamida, es el correspondiente a una temperara de 164 - 166 °C y, el punto de ebullición del carbonato de propileno, es el correspondiente a una temperatura de 2 °C. La dispersión, debe procesarse a una temperatura de 16 °C, y a un porcentaje de disolvente, correspondiente a un contenido mayor del 9 %, ó mayor, con objeto de asegurar una formación apropiada de la película. Las temperaturas más altas, son inaceptables, debido a la inestabilidad térmica de la resina de PVF; sus temperaturas de fusión y de descomposición, son tan cercanas que, el PVF, puede descomponerse durante el horneado. Como resultado de ello, existe siempre un disolvente residual en la película de Tediar®. Según informa la firma DuPont, se encontrarán presentes cantidades residuales de dimetilacetamida

(DMAC), correspondientes a un valor comprendido dentro de unos márgenes que van desde un ,5 %, en peso, hasta un 1, %, en peso, en todas las películas de PVF Tedian®.

De una forma alternativa, las películas de ECTFE (Halar®), se producen mediante proceso de extrusión por fusión, a una temperatura comprendida dentro de unos márgenes de 35 °C - 375 °C. Como resultado de ello, éstas no pueden mezclarse y componerse fácilmente con pigmentos, arcillas, etc. y asimismo, también, éstas son caras.

La patente europea EP 1 938 967, da a conocer una lámina de posterior de soporte, de módulos de células solares, la cual tiene, por lo menos en una de las dos superficies o caras de una lámina impermeable al agua, una película de recubrimiento, curada, la cual comprende un material de recubrimiento de material a base de polímero con contenido en flúor, el cual tiene grupos funcionales curables.

La patente estadounidense US n° 5.741.37, sugiere el hecho de que, pueden reducirse los costos de la fabricación y del montaje de módulos, mediante la utilización, como material de revestimiento posterior de soporte, una olefina termoplástica, la cual comprende una combinación de dos diferentes isómeros, tales como, por ejemplo, un ionómero de sodio y un ionómero de zinc, y en donde, la combinación, se describe como produciendo un efecto sinérgico, el cual mejora las propiedades de barrera de vapor de agua, del material de recubrimiento posterior de soporte, con respecto a las propiedades de barrera de vapor de cada uno de los componentes ionómeros individuales, y proporcionando unos resultados superiores. Así mismo, además, la patente en cuestión, da a conocer el uso de un ionómero encapsulante con el recubrimiento posterior de soporte a base de ionómero dual.

No obstante, el National Renewable Energy Laboratory (NREL) (Laboratorio Nacional de las Energías Renovables), reporta el hecho de que, las resinas de ionómeros, contienen ácido metacrílico libre y enlazado, lo cual requiere el uso de herramientas de acero inoxidable, durante el proceso de fundido, incrementando, con ello, los costes de fabricación. Véanse los informes consistentes en PVMaT Improvements, Solarex Photovoltaic Module Manufacturing Technology Annual Subcontract Report del 5 de Mayo de 1998 - 3 de Abril del 1999, National Renewable Energy Laboratory, Enero del 2 NREL / SR - 52 - 27643.

Resumen de la invención

La presente invención, según se reivindica, proporciona una lámina posterior de soporte, para un módulo fotovoltaico, en donde, la capa, la cual comprende fluoropolímero, incluye sílice hidrofóbico, en un cantidad correspondiente a un porcentaje comprendido dentro de unos márgenes que van desde un 2,5 %, en peso, hasta un 15 %, en peso. Así, por lo... [Seguir leyendo]

1.- Una lámina posterior de soporte, para un módulo fotovoltaico, la cual comprende:

un substrato; y

una capa, la cual comprende fluoropolímero curado sobre el substrato;

en donde, la capa que comprende fluoropolímero, incluye sílice hidrofóblca, en una cantidad comprendida dentro de unos márgenes que van desde un 2,5 %, en peso, hasta un 1,5 %, en peso.

2.- La lamina posterior de soporte de la reivindicación 1, en donde, el substrato, está fabricado a base de resina de poliéster.

3.- La lamina posterior de soporte de la reivindicación 1, en donde, la sílice hidrofóbica, está tratada en su superficie, con un polímero de polidimetilsiloxano.

4.- La lamina posterior de soporte de la reivindicación 1, en donde, la capa que comprende fluoropolímero, incluye, de una forma adicional, un dióxido de titanio.

5.- La lamina posterior de soporte de la reivindicación 1, en donde, la capa que comprende fluoropolímero, incluye un fluorocopolímero de clorotrifluoroetileno (CTFE), y una o más éteres de vinílicos de alquilo.

6.- La lamina posterior de soporte de la reivindicación 5, la cual comprende, de una forma adicional, un agente reticulante, mezclado con el fluorocopolímero.

7.- La lamina posterior de soporte de la reivindicación 6, la cual comprende, de una forma adicional, una capa que comprende uno o más de entre: un poliéster, un policarbonato, una poliolefina, un poliuretano, un polímero de cristal líquido, aluminio, un poliéster de óxido aluminio por deposición catódica, un poliéster de dióxido de silicio por deposición catódica, un policarbonato de óxido de aluminio por deposición catódica, y un policarbonato de dióxido de silicio por deposición catódica.

8 - La lamina posterior de soporte de la reivindicación 7, en donde, la capa que comprende el agente reticulante, mezclado con el fluorocopolímero, se aplica a la capa de poliéster, sin adhesivo.

9.-La lamina posterior de soporte de la reivindicación 8, la cual comprende, de una forma adicional, una capa de EVA