Módulo fotovoltaico con encapsulante estabilizado frente a UV.

Módulo fotovoltaico que comprende los componentes:

(1) un semiconductor fotovoltaico y

(2) una o más capas que contienen

(A) un polímero sintético y

(B) un absorbente de UV de fórmula I**Fórmula**

en la que

X es un alquileno C1-C16 de cadena lineal o ramificada,

o-, m- o p-xilileno o un oxaalcanodiilo de fórmulas - CH2CH2[OCH2CH2]n-, -CH2CH(CH3)[OCH2CH(CH3)]n- o -CH2CH2CH2[OCH2CH2CH2]n-, en las que n es 1-4;

R1 es hidrógeno, alquilo C1-C8 de cadena lineal o ramificada, alcoxilo C1-C18 de cadena lineal o ramificada o cloro; R2 es hidrógeno o alquilo C1-C8 de cadena lineal o ramificada.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/067991.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: FUJIKI,DAISUKE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C08K5/132 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES.C08K UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS NO MACROMOLECULARES COMO INGREDIENTES DE LA COMPOSICION (colorantes, pinturas, pulimentos, resinas naturales, adhesivos C09). › C08K 5/00 Utilización de ingredientes orgánicos. › Fenoles que contienen grupos ceto.
  • H01L31/048 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 31/00 Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación infrarroja, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas, o a la radiación corpuscular, y adaptados bien para la conversión de la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien para el control de la energía eléctrica por dicha radiación; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Sus detalles (H01L 51/42 tiene prioridad; dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, diferentes a las combinaciones de componentes sensibles a la radiación con una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 27/00). › encapsulados de modulos.

PDF original: ES-2546303_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Módulo fotovoltaico con encapsulante estabilizado frente a UV

Los módulos fotovoltaicos comprenden además de un semiconductor fotovoltaico hasta varias capas de polímeros sintéticos. Como encapsulante, una o más capas de polímeros sintéticos sirven para varias funciones. Por ejemplo, la estructura del módulo fotovoltaico está soportada, se proporciona protección frente a la tensión mecánica externa, se logra aislamiento (también eléctrico) frente al entorno y se transfiere energía térmica lejos del circuito. En el caso de una capa colocada entre el semiconductor fotovoltaico y la fuente de irradiación externa, se requiere una alta transparencia de la capa a la luz para lograr una alta tasa de eficacia del módulo fotovoltaico, inicialmente y durante el uso a largo plazo. Por tanto, la alteración del color de la capa no es sólo un problema estético. En su lugar, este indicador general para la degradación del polímero por efectos ambientales perjudiciales como la luz y el calor ha tenido un impacto adicional significativo.

Algunos polímeros sintéticos usados como encapsulantes en módulos fotovoltaicos pueden reticularse, por ejemplo si la reticulación da como resultado propiedades mecánicas más adecuadas. La propia reticulación se inicia a menudo durante la etapa de procesamiento del polímero sintético mediante un compuesto orgánico con una funcionalidad peróxido. Si también están presentes otros aditivos en el polímero sintético durante la etapa de procesamiento, la presencia de peróxido durante la etapa de procesamiento a altas temperaturas podría no sólo conducir a la interacción deseada con las cadenas de polímero dando como resultado la formación de enlaces covalentes entre estas últimas. En su lugar, la interacción con los aditivos también podría tener lugar en cierto grado. La interacción puede conducir a una tasa de reticulación disminuida y/o a un grado de reticulación final en el polímero sintético que es menor que el grado final que puede obtenerse con la misma cantidad de peróxido en ausencia de los aditivos. Especialmente, la presencia de aditivos para la estabilización frente a la degradación por oxidación, luz y calor es un obstáculo conocido en la reticulación inducida por peróxido, tal como se establece por ejemplo en Plastics Additives Handbook, página 766, 5ª edición, 2001, editado por H. Zweifel, Hanser Publishers, Múnich.

Además, la cantidad añadida de compuestos orgánicos con una funcionalidad peróxido podría aumentarse para lograr el grado de reticulación deseado durante la etapa de procesamiento. Sin embargo, productos residuales del peróxido restante o subproductos del mismo podrían interferir de manera perjudicial en la estabilidad a largo plazo frente a la oxidación, el calor y la luz del polímero reticulado. En paralelo, los aditivos implicados en la estabilización a largo plazo frente a la oxidación, el calor y la luz pueden ver alterada su actividad por las interacciones en la reticulación inducida por peróxido durante la etapa de procesamiento. Por tanto, son deseables aditivos con una baja interacción durante la reticulación de polímeros sintéticos inducida por compuestos orgánicos que contienen una funcionalidad peróxido para una capa en módulos fotovoltaicos.

En "Investigation of the degradation and stabilization of EVA-based encapsulant in field-aged solar energy modules", Polymer Degradation and Stability, 1997, 555, 347-365, Elsevier Science Ltd, se describe el fenómeno de alteración del color de encapsulantes basados en poli (etileno-co-acetato de vinilo) en módulos fotovoltaicos y el empleo de un derivado de benzofenona, es decir (2-hidroxi-4-octiloxi-fenil) fenilmetanona, como absorbente de UV.

El documento JP-A-2008-159856 da a conocer en sus ejemplos el uso de un derivado de benzofenona, es decir (2, 4-dihidroxi-fenil) fenilmetanona, como absorbente de UV en poli (etileno-co-acetato de vinilo) junto con un peróxido orgánico como agente de reticulación y un estabilizador frente a la luz de amina impedida.

El documento US-3580927 da a conocer la síntesis de derivados de benzofenona diméricos útiles como absorbentes de UV para polímeros sintéticos.

El documento JP-B-47048888 da a conocer el empleo de derivados de benzofenona diméricos para la estabilización de varios polímeros procesados a temperaturas relativamente altas.

La presente invención se refiere a un módulo fotovoltaico que comprende los componentes:

(1) un semiconductor fotovoltaico y

(2) una o más capas que contienen

(A) un polímero sintético y

(B) un absorbente de UV de fórmula I

** (Ver fórmula) **

en la que X es un alquileno C1-C16 de cadena lineal o ramificada, o-, m-o p-xilileno o un oxaalcanodiilo de fórmulas CH2CH2[OCH2CH2]n-, -CH2CH (CH3) [OCH2CH (CH3) ]n-o -CH2CH2CH2[OCH2CH2CH2]n-, en las que n es 1-4;

R1 es hidrógeno, alquilo C1-C8 de cadena lineal o ramificada, alcoxilo C1-C18 de cadena lineal o ramificada o cloro;

R2 es hidrógeno o alquilo C1-C8 de cadena lineal o ramificada.

Ejemplos para alquileno C1-C16 de cadena lineal o ramificada son metileno, etileno, 1, 3-propileno, 1-metiletileno, 1, 4butileno, 1, 5-pentileno, 1, 4- (2-metil) butileno, 1, 3- (2, 2-dimetil) propileno, 1, 6-hexametileno, 1, 8-octileno, 1, 10-decileno. Se prefieren especialmente alquileno C2-C10, en particular alquileno C3-C9. Ejemplos preferidos son etileno, 1, 3propileno, 1, 4-butileno y 1, 6-hexametileno.

Ejemplos para alquilo C1-C8 de cadena lineal o ramificada son metilo, etilo, n-propilo, 1-metiletilo, n-butilo, 2metilpropilo, 1-metilpropilo, terc-butilo, pentilo, 1-metilbutilo, 2-metilbutilo, 3-metilbutilo, 1, 1-dimetilpropilo, 1etilpropilo, terc-butilmetilo, hexilo, 1-metilpentilo, heptilo, isoheptilo, 2-etilpentilo, 1-propilbutilo, octilo, isooctilo, 1etilhexilo, 2-etilhexilo, 1, 1, 3, 3-tetrametilbutilo, 2, 4, 4-trimetilpentilo, nonilo, isononilo, noononilo, undecilo, laurilo, tridecilo, tetradecilo, pentadecilo, hexadecilo y octadecilo. Se prefiere alquilo C1-C12, especialmente alquilo C1-C8, en particular alquilo C1-C4. Ejemplos preferidos son metilo y terc-butilo.

Ejemplos para alquiloxilo C1-C8 de cadena lineal o ramificada son metiloxilo, etiloxilo, 2-metiletiloxilo, propiloxilo (= propoxilo) , butiloxilo, hexiloxilo, octiloxilo y 2-etilhexiloxilo. Se prefiere alquiloxilo C1-C8. Ejemplos preferidos son metiloxilo, octiloxilo y 2-etilhexiloxilo.

Se prefiere un módulo fotovoltaico en el que X es alquileno C2-C10 en la fórmula I.

Se prefiere un módulo fotovoltaico en el que R2 es hidrógeno o terc-butilo en la fórmula I.

Se prefiere un módulo fotovoltaico en el que R1 es hidrógeno, terc-butilo, metoxilo o cloro en la fórmula I.

Se prefiere un módulo fotovoltaico en el que R1 es hidrógeno, terc-butilo o metoxilo o cloro, R2 es hidrógeno y X es alquileno C3-C9 en la fórmula I.

Se prefiere un módulo fotovoltaico en el que X es alquileno C3-C9 y R2 es hidrógeno en la fórmula I.

Se prefiere un módulo fotovoltaico en el que X es n-butileno o hexametileno en la fórmula I.

Se prefiere especialmente un módulo fotovoltaico en el que el componente (B) es 4-[4- (4-benzoil-3-hidroxi-fenoxi) butoxi]-2-hidroxi-fenil}-fenil-metanona o {4-[6- (4-benzoil-3-hidroxi-fenoxi) -hexiloxi]-2-hidroxi-fenil}-fenil-metanona.

Se prefiere mucho un módulo fotovoltaico en el que el componente (B) es 4-[4- (4-benzoil-3-hidroxi-fenoxi) -butoxi]-2hidroxi-fenil}-fenil-metanona.

Ejemplos de polímeros sintéticos son:

1. Polímeros de monoolefinas y diolefinas, por ejemplo polipropileno, poliisobutileno, poli (1-buteno) , poli (4-metil-1penteno) , polivinilciclohexano, poliisopreno o polibutadieno, así como polímeros de cicloolefinas, por ejemplo de ciclopenteno o norborneno, polietileno (que opcionalmente puede estar reticulado) , por ejemplo polietileno de alta densidad (HDPE) , polietileno de alta densidad y alto peso molecular (HDPE-HMW) , polietileno de alta densidad y peso molecular ultra alto (HDPE-UHMW) , polietileno de densidad media (MDPE) , polietileno de baja densidad (LDPE) , polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) , (VLDPE) y (ULDPE) .

2. Mezclas de los polímeros mencionados en 1) , por ejemplo mezclas de polipropileno con poliisobutileno, polipropileno con polietileno (por ejemplo, PP/HDPE, PP/LDPE) y mezclas de diferentes tipos de polietileno (por

ejemplo, LDPE/HDPE) .

3. Copolímeros de monoolefinas y diolefinas entre sí o con otros monómeros de vinilo, por ejemplo copolímeros de etileno/propileno, polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y mezclas del mismo con polietileno de baja densidad (LDPE) , copolímeros de propileno/1-buteno, copolímeros de propileno/isobutileno,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Módulo fotovoltaico que comprende los componentes: (1) un semiconductor fotovoltaico y (2) una o más capas que contienen (A) un polímero sintético y (B) un absorbente de UV de fórmula I

** (Ver fórmula) **

en la que X es un alquileno C1-C16 de cadena lineal o ramificada, o-, m-o p-xilileno o un oxaalcanodiilo de fórmulas CH2CH2[OCH2CH2]n-, -CH2CH (CH3) [OCH2CH (CH3) ]n-o -CH2CH2CH2[OCH2CH2CH2]n-, en las que n es 1-4;

R1 es hidrógeno, alquilo C1-C8 de cadena lineal o ramificada, alcoxilo C1-C18 de cadena lineal o ramificada o cloro;

R2 es hidrógeno o alquilo C1-C8 de cadena lineal o ramificada.

2. Módulo fotovoltaico según la reivindicación 1, en el que el componente (A) es un polímero sintético termoplástico.

3. Módulo fotovoltaico según la reivindicación 1, en el que el componente (A) es un polímero sintético reticulado.

4. Módulo fotovoltaico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el componente (A) se selecciona de poli (etileno-co-acetato de vinilo) , poli (etileno-co-ácido metacrílico) y sales del mismo, poli (etileno-coácido acrílico) y sales del mismo, poliuretano, polivinilbutiral, polimetacrilato, poliacrilato, poliéster y silicona.

5. Módulo fotovoltaico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el componente (A) es poli (etileno-co-acetato de vinilo) .

6. Módulo fotovoltaico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 3 a 5, en el que el componente (A) es poli (etileno-co-acetato de vinilo) reticulado.

7. Módulo fotovoltaico según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el que la reticulación se origina a partir de la adición de un compuesto orgánico con funcionalidad peróxido a un polímero anteriormente termoplástico.

8. Módulo fotovoltaico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que X es alquileno C2-C10 en la fórmula I.

9. Módulo fotovoltaico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que R2 es hidrógeno o terc-butilo en la fórmula I.

10. Módulo fotovoltaico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el semiconductor fotovoltaico

(1) contiene silicio cristalino, silicio amorfo, CuInSe2, Cu (InGa) Se2 o CdTe-CdS.

11. Módulo fotovoltaico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la capa o capas de componente (2) contienen uno o más componentes adicionales seleccionados del grupo de absorbente de UV de benzotriazol, absorbente de UV basado en triazina, amina impedida estéricamente, antioxidante fenólico, coestabilizador básico y neutralizador.

12. Módulo fotovoltaico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la capa o capas de componente (2) tienen un grosor de 10 a 2.000 µm.

13. Módulo fotovoltaico según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que el componente (B) está presente en del 0, 01% al 10% en relación con el peso de componente (A) .

14. Método para estabilizar un polímero sintético en una o más capas que están presentes en un módulo fotovoltaico, que comprende añadir un compuesto de fórmula I según la reivindicación 1 al polímero sintético.

15. Método para la reticulación inducida por peróxido de un polímero sintético en una o más capas que están presentes en un módulo fotovoltaico, que comprende añadir un compuesto de fórmula I según la reivindicación 1 y un compuesto de peróxido orgánico al polímero sintético.

 

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