SCHWAGER, Florian (Kolmarstr. 15, Münster, 48151, DE)
ACKERMANN, Jochen (An der Steinkaute 5b, Mühltal, 64367, DE)
SCHWAGER, Florian (Kolmarstr. 15, Münster, 48151, DE)
| Patentansprüche Nicht transparente Rückseitenfolie für Photovoltaikmodule, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseitenfolie mindestens zusammengesetzt ist aus einer witterungsstabilen, zumindest ein Polymethacrylat enthaltende Schutzschicht, und einem Füllstoff. 2. Rückseitenfolie gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseitenfolie mindestens zusammengesetzt ist aus a) einer witterungsstabilen, zumindest ein Polymethacrylat enthaltende Schutzschicht, b) einer optionalen Klebschicht, c) einer optionalen Barriereschicht, d) einer Trägerfolie und e) einem Füllstoff, enthalten in mindestens einer der Schichten Schutzschicht, mindestens einer Schicht einer zweischichtigen Schutzschicht, Klebschicht und/oder Trägerfolie. 3. Rückseitenfolie gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseitenfolie von außen nach innen mindestens zusammengesetzt ist aus einer Schutzschicht, einer Klebschicht, einer Barriereschicht und einer Trägerfolie. Rückseitenfolie gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schutzschicht um eine PMMA-Folie, eine PMMA-PVDF-Blend-Folie, eine Folie bestehend aus einem Coextrudat aus PMMA und einem Polyolefin oder einem Polyester handelt. 5. Rückseitenfolie gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schutzschicht um eine PMMA-Polyolefin, eine PMMA-PE , eine PMMA-PVDF-Zweischichtfolie oder um eine dieser Zweischichtfolien, bei denen die PMMA- Schicht um ein Blend aus PMMA mit PVDF, PET oder PP ist, handelt. Rückseitenfolie gemäß mindestens einem der Ansprüche bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht überwiegend aus einem anorganischen Oxid zusammengesetzt ist, und dass es sich bei der Trägerfolie um eine Polyester- oder eine Polyolefinfolie handelt. 7. Rückseitenfolie gemäß mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Barriereschicht um eine Metallschicht, bevorzugt um eine Aluminiumschicht handelt, und dass der Füllstoff in der Trägerfolie enthalten ist, und dass es sich der Trägerfolie um eine Polyester- oder Polyolefinfolie handelt . 8. Rückseitenfolie gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Füllstoff um anorganische Partikel handelt. 9. Rückseitenfolie gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff in der Trägerfolie in einer Konzentration zwischen 1 Gewi und 30 Gewi enthalten ist. 10. Rückseitenfolie gemäß mindestens einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kleberschicht aus einem Schmelzkleber gebildet wird.. und dass es sich bei diesem Schmelzkleber um ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, ein Ethylen-Acrylat- Copolymer oder ein Ethylen-Methacrylat-Copolymer handelt . 11. Rückseitenfolie gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie eine Dicke zwischen 100 und 400 ym, die Klebschicht eine Dicke zwischen 5 und 50 ym und die Schutzschicht eine Dicke zwischen 50 und 1000 ym aufweist. 12. Rückseitenfolie gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Barriereschicht um eine SiOx-Schicht mit einem x-Wert zwischen 1,3 und 1,7 oder um eine A10x- Schicht mit einem x-Wert zwischen 1,2 und 1,5 handelt, und dass die Oxidschichten jeweils eine Dicke zwischen 10 und 100 nm aufweisen. Rückseitenfolie gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Barriereschicht um mindestens eine Metallschicht handelt, die jeweils eine Dicke zwischen 10 und 100 nm aufweist. 14. Rückseitenfolie gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch sie eine Teilentladungsspannung von mindestens 1. und eine Transparenz von weniger als 10 % im Wellenlängenbereich von 300 - 1200 nm aufweist. 15. Verfahren zur Herstellung einer Rückseitenfolie, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Polymerfolie mittels Vakuumverdampfung oder Sputtern ein- oder beidseitig anorganisch gemäß Anspruch 6 beschichtet und anschließend mit der Schutzschicht gemäß Anspruch 3 mittels Lamination, Extrusionslamination oder Extrusionsbeschichtung kombiniert wird, wobei mindestens eine der drei Schichten mit Füllstoff gefüllt ist, oder b) eine Polymerfolie mittels Vakuumverdampfung oder Sputtern ein- oder beidseitig metallisch gemäß Anspruch 7 beschichtet und anschließend mit der Schutzschicht gemäß Anspruch 3 mittels Lamination, Extrusionslamination oder Extrusionsbeschichtung kombiniert wird, wobei mindestens eine der drei Schichten mit Füllstoff gefüllt ist, oder c) eine Polymerfolie mittels Vakuumverdampfung oder Sputtern ein- oder beidseitig anorganisch gemäß Anspruch 6 beschichtet wird und diese Folie mittels einer Kleberschicht gemäß Anspruch 6 mit der Schutzschicht gemäß Anspruch 3 verbunden wird, wobei mindestens eine der drei Schichten mit Füllstoff gefüllt ist, oder d) eine Polymerfolie mittels Vakuumverdampfung oder Sputtern ein- oder beidseitig metallisch gemäß Anspruch 7 beschichtet wird und diese Folie mittels einer Kleberschicht gemäß Anspruch 6 mit der Schutzschicht gemäß Anspruch 3 verbunden wird, wobei mindestens eine der drei Schichten mit Füllstoff gefüllt ist, oder e) bei der in a) oder c) genannten physikalischen Vakuumverdampfung Siliziumoxid oder Aluminiumoxid mittels Elektronenstrahl verdampft wird, oder f) bei der in a) oder c) genannten physikalischen Vakuumverdampfung Siliziumoxid oder Aluminiumoxid thermisch verdampft wird. 16. Verwendung von Rückseitenfolien gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14 in der organischen Photovoltaik, in der Dünnschichtphotovoltaik und in kristallinen Siliziummodulen. |
Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft die Verwendung von nicht
transparenten methacrylathaltigen Ein-, Zwei- oder
Mehrschichtfolien in flexiblen Photovoltaiksystemen, sowie die Herstellung dieser Folien durch Extrusionsbeschichtung, Extrusionslamination (Kleber-, Schmelz- oder
Hotmeltkaschierung) oder Kleberkaschierung .
Dazu wird z.B. eine dünne, anorganisch beschichtete Folie, z.B. aus PET, mit einer witterungsbeständigen Folie, z.B. aus PMMA oder PMMA-Polyolefin-Coextrudat , laminiert bzw. coextrudiert . Insbesondere werden Laminate hergestellt, in denen zumindest eine der beiden Schichten nicht transparent ist .
Eine optionale anorganische Oxid- oder Metallschicht hat die Eigenschaft einer hohen Barriere gegenüber Wasserdampf und Sauerstoff, während die PMMA-Schicht die
Witterungsstabilität mitbringt.
Stand der Technik Moderne Photovoltaikmodule, insbesondere flexible
Photovoltaikmodule sind inzwischen sehr dünn gestaltet und weisen eine besonders hohe Transparenz auf. Bei diesen Photovoltaikmodulen handelt es sich in der Regel um
mehrschichtige Folien- bzw. Plattenlaminate. Solche
Laminate können beispielsweise in der am 19.05.2009 am Deutschen Patent- und Markenamt hinterlegten
Patentanmeldung mit dem Anmeldeaktenzeichen DE
102009003223.1 nachgelesen werden. Dabei gibt es Folienlaminate sowohl auf der Vorderseite, d.h. zwischen Strahlungsquelle und Halbleiterschicht, wie auch auf der Rückseite zum Schutz der Halbleiterschicht. Solche Einzellaminate sind beispielsweise in der am
28.01.2009 am Deutschen Patent- und Markenamt hinterlegten Patentanmeldung mit dem Anmeldeaktenzeichen DE
102009000450.5 beschrieben. Nachteil solcher besonders dünnen, transparenten Systeme, die im Optimalfall auch eine sehr dünne Halbleiterschicht aufweisen, ist eine
verringerte Energieausbeute. Ein Teil der
elektromagnetischen Strahlung durchdringt das Laminat vollständig und kann damit nicht zur Energiegewinnung genutzt werden.
Aus der Photothermie sind entsprechende Schutzfolien mit einer Spiegelschicht, z.B. aus Silber, bekannt. Solche Spiegelschichten reflektieren das Licht gezielt in
Einstrahlrichtung. Damit wird die photoaktive
Halbleiterschicht zweimal senkrecht durchstrahlt. Dies verbessert zwar die Energieausbeute, optimal ist diese jedoch noch nicht.
Ein besonders wichtiger Aspekt der Folien für
Photovoltaikanwendungen ist die Witterungsbeständigkeit und damit der Schutz vor negativer Wirkung von UV-Strahlung, Temperaturschwankungen oder Luftfeuchtigkeit. Je nach
Gestaltung der Systeme hat dies auch durchaus in jedem Aspekt Bedeutung für die Rückseiten der
Photovoltaiksysteme . Darüber hinaus spielt der UV-Schutz insbesondere bei sehr dünnen, flexiblen Systemen mit einer relevanten Lichtdurchlässigkeit eine große Rolle. So kann die Rückseite eines Photovoltaiksystems durchaus allein durch die durchdringende UV-Strahlung in
Langzeitanwendungen beschädigt werden. Witterungsbeständige, transparente und schlagzähe Folien auf Polymethacrylat-Basis werden vom Anmelder unter dem Namen PLEXIGLAS ® vertrieben. Das Patent
DE 38 42 796 AI beschreibt die Herstellung einer klaren, schlagzähen Formmasse auf Acrylatbasis, daraus hergestellte Folien und Formkörper sowie ein Verfahren zur Herstellung der Formmasse. Diese Folien haben den Vorteil, dass sie sich unter Wärme- und Feuchtigkeitseinwirkung nicht
verfärben und/oder verspröden. Des Weiteren vermeiden sie den sogenannten Weißbruch bei Schlageinwirkung oder
Biegebeanspruchung. Diese Folien sind transparent und bleiben es auch bei der Einwirkung von Wärme und
Feuchtigkeit, bei Bewitterung und bei Schlag- oder
Biegebeanspruchung.
Die Verarbeitung der Formmasse zu den genannten
transparenten, schlagzähen Folien erfolgt idealerweise durch Extrusion der Schmelze durch eine Breitschlitzdüse und Glätten auf einem Walzenstuhl. Derartige Folien
zeichnen sich durch dauerhafte Klarheit, Unempfindlichkeit gegen Wärme und Kälte, Witterungsbeständigkeit, geringe Vergilbung und Versprödung und durch geringen Weißbruch beim Knicken oder Falten aus und eignen sich deshalb beispielsweise als Fenster in Planen, Autoverdecken oder Segeln. Solche Folien haben eine Dicke unter 1 mm,
beispielsweise 0,02 mm bis 0,5 mm. Ein wichtiger
Anwendungsbereich liegt in der Bildung von dünnen
Oberflächenschichten von z. B. 0,02 mm bis 0,5 mm Dicke auf steifen, formbeständigen Grundkörpern, wie Blechen, Pappen, Spanplatten, Kunststoffplatten und dergleichen. Für die Herstellung derartiger Überzüge stehen verschiedene
Verfahren zur Verfügung. So kann die Folie zu einer Formmasse extrudiert, geglättet und auf das Substrat aufkaschiert werden. Durch die Technik der
Extrusionsbeschichtung kann ein extrudierter Strang auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht und mittels einer Walze geglättet werden. Wenn als Substrat selbst ein thermoplastischer Kunststoff dient, besteht die Möglichkeit der Coextrusion beider Massen unter Bildung einer
Oberflächenschicht aus der klaren Formmasse der Erfindung. PMMA-Folien bieten jedoch nur unzureichende
Barriereeigenschaften gegenüber Wasserdampf und Sauerstoff, was aber für medizinische Anwendungen, Anwendungen in der Verpackungsindustrie, vor allem aber in elektrischen
Anwendungen, die im Außenbereich verwendet werden,
notwendig ist.
Zur Verbesserung der Barriereeigenschaften werden enweder metallische Schichten oder, wenn hohe Lichttransmission gefordert ist, transparente, anorganische Schichten auf Polymerfolien aufgebracht. Insbesondere haben sich
Siliziumoxid- und Aluminiumoxidschichten durchgesetzt.
Diese anorganische Oxidschicht (SiO x oder A10 x ) , wird im Vakuumbeschichtungsverfahren (chemisch, JP-A-10025357, JP- A-07074378; thermisches oder Elektronenstrahl-Verdampfen, Sputtern, EP 1 018 166 Bl, JP 2000-307136 A, WO 2005-029601 A2) aufgebracht. In EP 1018166 Bl wird dargestellt, dass über das Verhältnis Silizium zu Sauerstoff der SiOx-Schicht die UV-Absorption der SiOx-Schicht beeinflusst werden kann. Dies ist wichtig, um darunter liegende Schichten vor der UV-Strahlung zu schützen. Der Nachteil ist jedoch, dass sich mit der Veränderung des Verhältnisses Silizium zu Sauerstoff auch die Barriereeigenschaft ändert. Es können also Transparenz und Barriere nicht unabhängig voneinander variiert werden.
Die anorganische Oxidschicht wird bisweilen hauptsächlich auf Polyestern und Polyolefinen aufgebracht, da diese
Materialien der Temperaturbeanspruchung während des
Verdampfungsprozesses standhalten. Außerdem haftet die anorganische Oxidschicht gut auf Polyestern und
Polyolefinen, wobei letztere vor der Beschichtung einer Coronabehandlung unterzogen werden. Da diese Materialien jedoch nicht witterungsstabil sind, werden sie oft mit halogenierten Folien laminiert, wie beispielsweise in
WO 94/29106 beschrieben ist. Halogenierte Folien sind jedoch aus Umweltschutzgründen problematisch.
Wie aus U. Moosheimer, Galvanotechnik 90 Nr. 9, 1999, p. 2526-2531, bekannt ist, verbessert die Beschichtung von PMMA mit einer anorganischen Oxidschicht nicht die Barriere gegenüber Wasserdampf und Sauerstoff, da PMMA amorph ist. PMMA ist jedoch im Unterschied zu Polyestern und
Polyolefinen witterungsstabil.
Der Anmelder verwendet in der DE 102009000450.5 Lacke, die eine gute Haftung zwischen der anorganischen Schicht und dem Haftvermittler bewirkten. Wie dem Fachmann bekannt ist, ist die Haftung zwischen organischen und anorganischen Schichten schwieriger zu erreichen als zwischen
gleichartigen Schichten. Nach Stand der Technik sind auch Rückseitenfolien für
Photovoltaiksysteme bekannt, die die Witterungsstabilität verbessern sollen. So ist in EP 1 956 660 ein Folienlaminat aus einer Polyesterschicht und einer Polypropylenschicht. Dieses Laminat verbessert zwar durchaus die Hydrolyse- und damit die Feuchtigkeitsbeständigkeit von
Photovoltaiksystemen . Nicht verbessert werden jedoch der Wirkungsgrad oder die UV-Beständigkeit der Rückseite.
In WO 2009/124098 sind mikrostrukturierte Rückseitenfolien für eine bessere Wärmeabfuhr beschrieben. Diese zeigen jedoch gegenüber dem Stand der Technik eine eher
verschlechterte Witterungsstabilität und wohl einen kaum verbesserten Wirkungsgrad der photoaktiven Schicht.
In EP 2 124 261 sind mit Titandioxid oder Russ gefüllte PET-Folien als Rückseitenfolien beschrieben. Diese
Füllstoffe sind den Folien als zusätzlicher UV-Schutz zugegeben. EP 2 124 261 lehrt jedoch keine Verbesserung des Wirkungsgrades.
Aufgabe
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine neuartiges, flexibles Photovoltaiksystem, das eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Energieausbeute ermöglicht und auch unter extremen Witterungsbedingungen langlebig ist, zur Verfügung zu stellen.
Der Erfindung lag damit die Aufgabe zugrunde, eine
Barrierrefolie zur Herstellung solcher flexiblen
Photovoltaiksysteme zur Verfügung zu stellen, die
witterungsstabil ist, wobei hohe Barriereeigenschaften gegenüber Wasserdampf und Sauerstoff gewährleistet werden. Darüber hinaus bestand die Aufgabe, mittels einer
neuartigen Barrierefolie die Gesamtlichtdurchlässigkeit flexibler Photovoltaiksysteme zu verringern.
Darüber hinaus soll durch diese Materialkombination eine Teilentladungsspannung von größer 1.000 V erreicht werden.
Lösung
Gelöst wird die Aufgabe durch eine mehrschichtige, nicht transparente Barrierefolie, die mindestens eine
witterungsstabile, zumindest ein Polymethacrylat
enthaltende Schicht aufweist, und einen lichtbrechenden Füllstoff enthält. Insbesondere handelt es sich bei
besagter Barrierefolie um eine Rückseitenfolie in einem Photovoltaikmodul , ganz besonders in einem flexiblen
Photovoltaiksystem. Die Eigenschaften werden erreicht durch eine Mehrschichtfolie, wobei die einzelnen Schichten durch Vakuumbedampfung, Lamination, Extrusionslamination (Kleber- , Schmelz- oder Hotmeltkaschierung) oder
Extrusionsbeschichtung miteinander kombiniert werden. Dazu können übliche Verfahren, wie z. B. in S.E.M. Selke, J. D. Culter, R. J. Hernandez, „Plastics Packaging", 2nd Edition, Hanser-Verlag, ISBN 1-56990-372-7 auf Seiten 226 und 227 beschrieben, verwendet werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Aufgabe gelöst durch eine neuartige, nicht transparente
Rückseitenfolie für Photovoltaikmodule, die mindestens aus folgenden Schichten zusammengesetzt ist:
a) eine witterungsstabile, zumindest ein
Polymethacrylat enthaltende Schutzschicht,
b) eine optionale Klebschicht,
c) eine optionale Barriereschicht,
d) eine Trägerfolie Die nicht-Transparenz wird dabei durch Füllstoffe oder
Füllstoffgemische, die in mindestens einer der Schichten a) , b) oder d) enthalten sind, bewirkt. Bevorzugt sind die Füllstoffe in der witterungsstabilen Schutzschicht oder der Trägerfolie, besonders bevorzugt in der Trägerfolie
enthalten. Die Füllstoffe können jedoch auch in der
optionalen Kleberschicht oder in mehr als einer, bis hin zu allen drei Schichten enthalten sein. Dabei können in den einzelnen Schichten unterschiedliche Füllstoffe oder
Füllstoffgemische enthalten sein.
Die Rückseitenfolie ist dabei von außen nach innen
mindestens zusammengesetzt aus einer Schutzschicht, einer optionalen Klebschicht, einer Barriereschicht und einer Trägerfolie. Bevorzugt handelt es sich in der
Rückseitenfolie bei der Schutzschicht um eine PMMA-Folie, eine PMMA-PVDF-Blend-Folie, eine Folie bestehend aus einem Coextrudat aus PMMA und einem Polyolefin oder einem
Polyester oder um eine PM A-PVDF- , PMMA-Polyolefin- oder eine PMMA-PET-Zweischichtfolie . Die Barriereschicht ist überwiegend aus einem anorganischen Oxid oder einer
Metallschicht zusammengesetzt. Bei der Trägerfolie handelt es sich bevorzugt um eine Polyester- oder eine
Polyolefinfolie . Bei den Füllstoffen handelt es sich um organische oder anorganische Füllstoffe, die ausreichend groß sind, das Licht zu brechen bzw. zu reflektieren.
Die erfindungsgemäße Rückseitenfolie setzt sich
insbesondere aus einer Trägerfolie mit einer Dicke zwischen 10 ym und 10 cm, bevorzugt zwischen 50 ym und 10 mm und insbesondere bevorzugt zwischen 100 und 400 ym, einer
Klebschicht mit einer Dicke zwischen 1 und 100 ym,
bevorzugt zwischen 50 und 50 ym und einer Schutzschicht mit einer Dicke zwischen 10 ym und 10 cm, bevorzugt zwischen 20 ym und 10 mm und bevorzugt zwischen 50 und 400 ym zusammen.
Die erfindungsgemäßen Rückseitenfolien für Solarsysteme können nicht nur, wenn auch bevorzugt in flexiblen
Solarfolien eingesetzt werden, sondern auch in starren
Photovoltaiksystemen wie sie allgemein bekannter Stand der Technik sind. In solchen Fällen, in denen die Trägerfolie und/oder die Schutzschicht jeweils eine Dicke von bis zu 10 cm aufweisen können, ist der Begriff Rückseitenfolie synonym für eine Rückseitenplatte, die so gut wie keine Flexibilität aufweist, zu verstehen. Die erfindungsgemäßen Rückseitenfolien befinden sich in Photovoltaiksystemen, unabhängig von deren konkreten
Ausgestaltung ob starr oder flexibel auf der Rückseite der photoaktiven Halbleiterschicht. Dabei ist die Trägerfolie der Halbleiterschicht zugewandt und die Schutzschicht stellt die Außenseite dar. In dieser bevorzugten
Anwendungsform ist bevorzugt die Trägerfolie mit dem
Füllstoff gefüllt. Diese hat in dem Aufbau primär die
Funktion, Strahlung, die die vorhergehenden Schichten - einschließlich der Halbleiterschicht - durchdringt, derart zu reflektieren und zu streuen, dass die Halbleiterschicht ein zweites Mal durchdrungen wird. Die Streuung, die im Gegensatz zu einem Spiegelfilm auftritt, hat dabei den großen Vorteil, dass die Strahlung nicht senkrecht, und damit auf dem kürzesten Weg durch die Halbleiterschicht zurückgeworfen wird, sondern in die Halbleiterschicht, unter längeren Wegen, gestreut wird. Auf diese Weise können deutlich höhere Wirkungsgrade, vor allem sehr dünner, und damit teilweise strahlungsdurchlässiger,
Photovoltaiksysteme erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Rückseitenfolie wird entweder direkt auf die Halbleiterschicht, oder auf eine zusätzlich auf der Rückseite der Halbleiterschicht aufgebrachten metallischen oder polymeren Schutzschicht aufgebracht. Dies erfolgt zumeist mittels Kleben, z.B. mit Kleberschicht2.
Die Schutzschicht, insbesondere die PMMA-Schutzschicht , erfüllt die Eigenschaft der Witterungsstabilität, die
Trägerfolie führt zur Stabilität des Laminats. Da eine direkte anorganische Beschichtung von PMMA nach dem Stand der Technik nicht möglich ist, wird die Trägerfolie darüber hinaus benötigt um eine langlebige und feste Verbindung zu dem, optional an der Oberfläche eine anorganische Schicht tragenden, Barrierelaminat zu gewährleisten. Die PMMA- Schicht wiederum schützt die Polyester- oder Polyolefin- Trägerfolie vor Witterungseinflüssen.
Darüber hinaus soll die Funktion des Schutzes vor UV- Strahlung nicht mehr, wie im Stand der Technik, von der anorganischen Oxidschicht übernommen werden, sondern von der P MA-Schicht . So kann die Oxidschicht ausschließlich nach optischen Kriterien optimiert werden. Je nach
Konstruktion des Photovoltaiksystem kann ein UV-Schutz insbesondere der Rückseite des Systems von großem Vorteil sein, damit ergibt sich ein großer Vorteil aus den
erfindungsgemäß verwendeten PMMA-haltigen Rückseitenfolien.
Detaillierte Beschreibung Vorteile der Erfindung: · Die erfindungsgemäße Rückseitenfolie ist besonders
witterungsstabil .
• Die erfindungsgemäße Rückseitenfolie besitzt eine hohe Barriere gegenüber Wasserdampf und Sauerstoff (< 0,05 g/ (m 2 d) , für Metallschichten sogar < 0, 0001 g/ (m 2 d) ) .
• Die erfindungsgemäße Rückseitenfolie schützt
darunterliegende Schichten vor UV-Strahlung unabhängig von der Zusammensetzung der SiO x -Schichten .
• Die erfindungsgemäße Rückseitenfolie kann
kostengünstig hergestellt werden, da für das
diskontinuierliche Verfahren der anorganischen Vakuumbedampfung eine dünne Folie verwendet werden kann .
• Die erfindungsgemäße Rückseitenfolie kann einfach
hergestellt werden, da nur anorganische mit
anorganischen Schichten und organische mit organischen Schichten miteinander verbunden werden müssen.
• Die erfindungsgemäße Rückseitenfolie hat eine
Teilentladungsspannung von mindestens 1.000 V und eine Transparenz von weniger als 10 % im
Wellenlängenbereich von 300 nm - 1200 nm.
Die PMMA-Schutzschicht
Als Polymethacrylat-haltige Schutzschicht und damit als äußerste Schicht des ersten Laminats, werden Folien aus vorzugsweise Polymethylmethacrylat (PMMA) oder schlagzähem PMMA (sz-PMMA) verwendet. Auch Coextrudate aus
Polymethacrylaten und Polyolefinen oder Polyestern können verwendet werden. In diesem Fall werden Coextrudate aus Polypropylen und PMMA bevorzugt. Alternativ können neben PMMA-Folien auch PVDF/PMMA-Zweischichtfolien oder Folien aus PVDF/PMMA-Blends als Schutzschicht verwendet werden.
In einer besonderen Ausführungsform können auch
Zweischichtfolie aus PMMA und einem Polyolefin, bevorzugt Polypropylen oder aus PMMA und PET verwendet werden. Diese Zweischichtfolien umfassen auch Systeme bestehend aus einer PET bzw. Polyolefinschicht und einem Blend bzw. Coextrudat aus PMMA und PVDF.
Die Zweischichtfolien können mittels Foliencoextrusion durch Laminierung hergestellt werden. Im Falle eines
Laminats sind die Zwischichtfolien mit einem Kleber miteinander verbunden. Die Wahl eines Klebstoffs
(Kleberschicht3 ) ergibt sich dabei aus den miteinander zu verklebenden Substraten und hohen Ansprüchen an die
Transparenz der Kleberschicht. Für die Kombination aus PMMA und PET sind Schmelzkleber bevorzugt. Beispiele für solche Schmelzkleber sind Ethylen-Vinylacetat-Hotmelts (EVA- Hotmelts) oder Acrylat-Ethylen-Hotmelts . Bevorzugt sind Acrylat-Ethylen-Hotmelts . Die Kleberschicht3 hat in der Regel eine Dicke zwischen 10 und 100 ym, bevorzugt zwischen 20 und 80 ym und besonders bevorzugt zwischen 40 und 70ym.
Für alle Zweischichtfolien gilt, dass der erfindungsgemäß in der Rückseitenfolie enthaltende Füllstoff, in einer der beiden oder sogar in beiden Schichten der Polyolefin-PMMA- , PET-P MA- oder PVDF-PMMA-Zweischichtfolie enthalten sein kann. Es kann jedoch, im Falle, dass die Zweischichtfolie mit einer füllstoffhaltigen Trägerfolie verbunden wird, auch keine der beiden Schichten einen Füllstoff enthalten. Im Falle einer PVDF-PMMA-Zweischichtfolie befindet sich die PVDF-Schicht bevorzugt auf der Außenseite der
Zweischichtfolie (siehe Fig. 2 und 5) . So kommen die guten, z.B. schmutzabweisenden Eigenschaften des PVDF zusätzlich zum Tragen. Im Falle von Polyolefin-PMMA- oder PET-PMMA- Zweischichtfolien befindet sich die PMMA-Schicht bevorzugt auf der Außenseite der Zweischicht- und damit der
Rückseitenfolie (siehe Fig. 6 und 7) .
In einer alternativen Ausführungsform kann es sich anstelle des PMMA bei dem Polymethacrylat auch um ein
Polymethacrylimid (PMMI) handeln. Darüber hinaus kann es sich auch um ein Blend oder ein Coextrudat aus PMMI mit PMMA und/oder PVDF handeln. Die Schutzschicht weist ein Dicke von 10 μπι bis 10 cm auf, bevorzugt liegt die Dicke bei 20 μπι bis 10 mm und ganz besonders bevorzugt bei 50 μπι bis 1000 μπι. Bei Stärken von mehr als 1000 μπι sind die Folien nicht mehr flexibel und man kann auch von PMMA-Platten sprechen.
Die Zusammensetzung von geeigneten schlagzähmodifizierten Poly (meth) acrylat-Kunststoffen kann in der EP 1 963 415 nachgelesen werden. Die dabei eingesetzten
Schlagzähmodifizierungsmittel für Polymethacrylat- Kunststoffe sind z. B. in EP 0 113 924, EP 0 522 351, EP 0 465 049, und EP 0 683 028, bevorzugt in der EP 0 528 196 beschrieben .
Erfindungsgemäß können Lichtschutzmittel der Trägerfolie zugesetzt werden. Unter Lichtschutzmitteln sollen UV- Absorber, UV-Stabilisatoren und Radikalfänger verstanden werden .
Beispiele für UV-Absorber sind z. B. Derivate des
Benzophenons , dessen Substituenten wie Hydroxyl- und/oder Alkoxygruppen sich meist in 2- und/oder
4-Stellung befinden. Desweiteren sind substituierte
Benztriazole als UV-Absorber sehr geeignet. Des Weiteren kann auch ein UV-Absorber der Klasse der
2- (2 ' -Hydroxyphenyl) -1, 3, 5-Triazine eingesetzt werden. Konkrete Beispiele für die einzelnen Gruppen der UV- Absorber finden sich gleichfalls in der EP 1 963 415.
Weiterhin einsetzbare UV-Absorber sind 2-Cyano-3,3- diphenylacrylsäureethylester, 2-Ethoxy-2 ' -ethyl- oxalsäurebisanilid, 2-Ethoxy-5-t-butyl-2 ' -ethyl- oxalsäurebisanilid und substituierte
Benzoesäurephenylester .
Die UV-Absorber können als niedermolekulare Verbindungen, wie sie vorstehend angegeben sind, in den zu
stabilisierenden Polymermassen enthalten sein. Es können aber auch UV-absorbierende Gruppen in den
Matrixpolymermolekülen kovalent nach Copolymerisation mit polymerisierbaren UV-Absorptionsverbindungen, wie z. B. Acryl-, Methacryl oder Allylderivaten von Benzophenon- oder Benztriazolderivaten, gebunden sein.
Der Anteil von UV- Absorber, wobei dies auch Gemische chemisch verschiedener UV- Absorber sein können, beträgt in der Regel 0 Gew.-% bis 10 Gew.-%, vor allem bis 5 Gew.-%, insbesondere bis 2 Gew.-% bezogen auf das Polymer. Im Falle einer mehrschichtzigen Polymerfolie ist der UV-Absorber ist bevorzugt in der PMMA-Schicht , jedoch kann er auch in der PVDF-, Polyolefin- bzw. Polyester-Schicht enthalten sein. Als Beispiel für Radikalfänger/UV-Stabilisatoren seien hier sterisch gehinderte Amine, die unter dem Namen HALS
(Hindered Amine Light Stabilizer) bekannt sind genannt. Sie können für die Inhibierung von Alterungsvorgängen in Lacken und Kunststoffen, vor allem in Polyolefinkunststoffen, eingesetzt werden (Kunststoffe, 74 (1984) 10, S. 620 bis 623; Farbe + Lack, 96 Jahrgang, 9/1990, S. 689 bis 693). Für die Stabilisierungswirkung der HALS-Verbindungen ist die darin enthaltene Tetramethylpiperidingruppe
verantwortlich. Diese Verbindungsklasse kann am
Piperidinstickstoff sowohl unsubstituiert als auch mit Alkyl- oder Acylgruppen substituiert sein. Die sterisch gehinderten Amine absorbieren im UV-Bereich nicht. Sie fangen gebildete Radikale ab, was die UV-Absorber wiederum nicht können.
Beispiele für stabilisierend wirkende HALS-Verbindungen, die auch als Gemische eingesetzt werden können sind:
Bis- (2, 2, 6, 6-tetramethyl-4-piperidyl) -sebacat, 8-Acetyl-3- dodecyl-7, 7, 9, 9-tetramethyl-l, 3-8-triazaspiro (4, 5) -decan- 2, 5-dion, Bis- (2,2,6, 6-tetramethyl-4-piperidyl) -succinat, Poly- (N-ß-hydroxyethyl-2 , 2, 6, 6-tetramethyl-4-hydroxy- piperidin-bernsteinsäureester) oder Bis- (N-methyl-2 , 2 , 6, 6- tetramethyl-4-piperidyl) -sebacat . Besonders bevorzugte UV- Absorber sind beispielsweise Tinuvin ® 234, Tinuvin ® 360, Chimasorb ® 119 oder Irganox ® 1076.
Angewendet werden die Radikalfänger/UV-Stabilisatoren in den erfindungsgemäßen Polymermischungen in Mengen von 0 Gew.-% bis 15 Gew.-%, vor allem in Mengen bis 10 Gew.-%, insbesondere in Mengen bis 5 Gew.-% bezogen auf das
Polymer. Im Falle einer mehrschichtzigen Polymerfolie ist der UV-Absorber ist bevorzugt in der PMMA-Schicht , jedoch kann er auch in der PVDF-, Polyolefin- bzw. Polyester- Schicht enthalten sein.
Die Außenseite der Schutzschicht kann zusätzlich
beschichtet sein. Beispielsweise kann die Schutzschicht eine Kratzfestbeschichtung aufweisen. Der Begriff
Kratzfestbeschichtung wird im Zusammenhang mit dieser Erfindung als Sammelbegriff für Beschichtungen verstanden, die zur Verminderung einer Oberflächenverkratzung und/oder zur Verbesserung der Abriebsbeständigkeit aufgebracht werden. Für die Verwendung der Folienlaminate z.B. in
Photovoltaikanlagem ist insbesondere eine hohe
Abriebsbeständigkeit von großer Bedeutung. Eine weitere wichtige Eigenschaft der Kratzfestbeschichtung im weitesten Sinne ist, dass diese Schicht die optischen Eigenschaften des Folienverbundes nicht negativ verändert. Als
Kratzfestbeschichtung können Polysiloxane, wie
CRYSTALCOAT™ MP-100 der Firma SDC Techologies Inc., AS 400 - SHP 401 oder UVHC300 OK, beide von der Firma Momentive Performance Materials, verwendet werden. Diese
Lackformulierungen werden z.B. über Rollcoating,
Knifecoating oder Flowcoating auf die Oberfläche des
Folienverbundes oder der Deckfolie appliziert. Als
Beispiele weiterer in Frage kommender
Beschichtungstechnologien seien PVD- (physical vapor deposition; physikalische Gasphasenabscheidung) sowie CVD- Plasma (chemical vapor deposition; chemische
Gasphasenabscheidung) erwähnt.
Zusätzlich können, dem Fachmann allgemein bekannte, anti- Soiling-Beschichtungen auf der Folie aufgebracht sein.
Die Trägerfolie
Die Trägerfolien sind wie zuvor beschrieben optionaler Bestandteil der erfindungsgemäßen Rückseitenfolien. Als Trägerfolie werden bevorzugt Folien aus vorzugsweise
Polyestern (PET, PET-G, PEN) oder Polyolefinen (PE, PP) verwendet. Die Wahl der Trägerfolie wird durch folgende, zwingend erforderliche Eigenschaften bestimmt: Die Folie muss flexibel und wärmeformbeständig sein. Als Folien mit einem solchen Eigenschaftsprofil haben sich insbesondere Polyesterfolien, ganz besonders coextrudierte, biaxial orientierte Polyethylenterephthalatfolien (PET) erwiesen. Die Trägerfolie weist eine Dicke zwischen 10 μπι und 10 cm auf, bevorzugt liegt die Dicke zwischen 50 μπι und 10 mm und ganz besonders bevorzugt zwischen 100 und 1000 μπι. Bei nicht mehr flexiblen Folien, z.B. mit einer Dicke größer 1000 μπι, kann man auch von Trägerplatten sprechen.
Die Füllstoffe Bei den erfindungsgemäß verwendeten Füllstoffen, die auch als Gemisch aus unterschiedlichen Füllstoffen vorliegen können, handelt es sich um in Polymermatrizes
bekanntermaßen eingesetzte organische oder anorganische Füllstoffe. Diese haben nicht nur die bereits ausgeführte Funktion, die Strahlung, insbesondere die Strahlung im für photovoltaische Anwendungen interessanten
Wellenlängenbereich zwischen 380 nm und 1200 nm, zu streuen bzw. zu reflektieren, sondern tragen zusätzlich positiv zu den Gasbarriereeigenschaften, vor allem bezüglich
Sauerstoff oder Wasserdampf, der Rückseitenfolie bei.
Dadurch kann diese wiederum, wenn benötigt oder gewünscht, deutlich dünner gestaltet werden.
Als Füllstoffe sind sämtliche Materialien, die zum Beispiel aus der KunststoffIndustrie bekannt sind, geeignet. Im Stand der Technik sind wie bereits ausgeführt
beispielsweise Titandioxid oder Ruß beschrieben. Zur Lösung der Aufgabe, einer Effizienzsteigerung von
Photovoltaiksystemen hat sich jedoch gezeigt, dass
insbesondere helle, genauer weiße, also in einem breiten
Lichtspektrum reflektierende Füllstoffe besonders geeignet sind. Diese können organischer oder anorganischer Natur sein . Beispiele für besonders geeignete organische Füllstoffe sind vor allem Elastomerpartikel oder in der Matrix nicht mischbare Thermoplasten.
Bei den anorganischen Füllstoffen kann es sich
beispielsweise um natürliche Silikate, wie Talk, Glimmer oder Kieselerde, um Karbonate, wie Kreide, um Sulfate, um Oxide, wie Quarzmehl, Calcium- oder Zinkoxid, oder um Hydroxide, wie kristalline Kieselsäure, Aluminium- oder Magnesiumhydroxid handeln.
Bei synthetischen anorganischen Füllstoffen kann es sich beispielsweise um Fällungskieselsäure, pyrogene
Kieselsäure, Kreide, Titandioxid, Calciumcarbonat,
Aluminium- oder Magnesiumhydroxide oder Glas handeln.
Die Füllstoffe können dem jeweiligen Material zur Bildung der Trägerfolie, Klebschicht oder Schutzschicht vor der Verarbeitung zugesetzt werden. Alternativ können auch, insbesondere in Bezug auf die Trägerfolie, kommerziell verfügbare, gefüllte Folien, z.B. aus PET oder PP
eingesetzt werden. Beispiele dafür sind Folien aus Moplen EP440G von LyondellBasell oder Hostaphan® WO D027 von Mitsubishi Polyester Film.
Eine gefüllte Trägerfolie enthält zwischen 1,0 Gewi und 50 Gew%, bevorzugt zwischen 1,0 und 30 Gewi Füllstoff. Die gleichen Wertegrenzen gelten auch für die Klebschicht oder die Schutzschicht. Die Barriereschicht
Die Barriereschicht ist auf die Trägerfolie aufgebracht und besteht vorzugsweise aus anorganischen Oxiden,
beispielsweise SiO x oder A10 x . Es können aber auch andere anorganische Materien (beispielsweise SiN, SiN x O y , ZrO, T1O 2 , ZnO, Fe x O y , transparente metallorganische
Verbindungen), verwendet werden. Als SiO x -Schichten finden bevorzugt Schichten mit einem x-Wert von 1 bis 2, bevorzugt von 1,3 bis 1,7 Verwendung. Die Schichtdicke beträgt 5 nm - 300 nm, bevorzugt 10 nm - 100 nm, besonders bevorzugt 20 nm - 80 nm. Für x gilt im Falle von A10 x ein Bereich von 0,5 bis 1,5; bevorzugt von 1 bis 1,5 und ganz besonders bevorzugt von 1,2 bis 1,5 (wobei x = 1,5 AI 2 O 3 bedeutet) .
Die Schichtdicke beträgt 5 nm - 300 nm, bevorzugt 10 nm - 100 nm, besonders bevorzugt 20 nm - 80 nm.
Die anorganischen Oxide können mittels physikalischer
Vakuumabscheidung (Elektronenstrahl- oder thermischer
Prozess) , Magnetron-Sputtern oder Chemsicher
Vakuumabscheidung aufgebracht werden. Dies kann reaktiv (unter Sauerstoffzufuhr) oder nicht reaktiv geschehen. Eine Flammen-, Plasma- oder Corona-Vorbehandlung ist ebenfalls möglich .
Alternativ kann die Barriereschicht auch durch einen
Metallfilm realisiert werden. Dabei kann es sich
beispielsweise um einen Kupfer-, Silber- oder Aluminium, bevorzugt um einen Aluminiumfilm handeln. Eine solche
Metallschicht kann auf verschiedenste Art auf die Trägerfolie aufgebracht werden. So kann eine Metallfolie aufgeklebt werden oder die Trägerfolie auf eine Metallfolie aufextrudiert werden.
Alternativ ist es auch möglich, dass eine Metallschicht gesputtert oder über ein Vakuumverfahren auf die
Trägerfolie aufgedampft wird.
Metallfilme haben gegenüber Oxidschichten nicht nur die Vorteile, in der Regel kostengünstiger zu sein, und eine deutlich bessere Barrierewirkung zu zeigen. Metallfilme bringen zusätzlich eine Reflektion der das
Photovoltaiksystem durchdringenden Strahlung. Diese
Strahlung wird in der darüber liegenden, Füllstoff haltigen Schicht zusätzlich gestreut, so dass durch diese
Materialkombination eine weitere Steigerung der
Energieausbeute, bzw. der Effizienz, erreicht werden kann. Dies ist insbesondere für sehr dünne Photovoltaiksysteme interessant . Die Schichtdicke des Metallfilms beträgt 5 nm bis 300 nm, bevorzugt 10 nm bis 100 nm.
Wenn ein Metallfilm verwendet wird, muss der Füllstoff naturgemäß in einer Schicht zwischen der Kleberschicht2 , die die Rückseitenfolie mit dem Substrat verbindet und dem Metallfilm sein. Damit muss der Füllstoff in der
Trägerfolie enthalten sein. Die Kleberschicht
Die Kleberschicht liegt zwischen Schutzschicht und
Barriereschicht. Sie ermöglicht die Haftung zwischen den beiden Schichten. Die Kleberschicht hat eine Dicke von 1 bis 100 ym, bevorzugt von 2 bis 50 ym, besonders bevorzugt von 5 bis 20 ym. Die Kleberschicht kann aus einer Lackformulierung gebildet werden, die anschließend ausgehärtet wird. Dies geschieht bevorzugt durch UV-Strahlung, kann aber auch thermisch geschehen. Die Kleberschicht enthält 1 - 80 Gew.-%
mehrfunktionelle Methacrylate oder Acrylate oder Mischungen davon als Hauptkomponente. Bevorzugt werden
mehrfunktionelle Acrylate, z. B. Hexandioldimethycrylat , verwendet. Zur Erhöhung der Flexibilität können
monofunktionelle Acrylate oder Methacrylate zugegeben werden, beispielsweise Hydroxyethylmethacrylat oder
Laurylmethacrylat . Des Weiteren enthält die Kleberschicht gegebenenfalls eine Komponente, die die Haftung zu SiOx verbessert, beispielsweise Siloxangruppen enthaltende
Acrylate oder Methacrylate, z. B.
Methacryloxypropyltrimethoxysilan . Die Silanoxangruppen enthaltenden Acrylate oder Methacrylate können zu 0 - 48 Gew.-% in der Kleberschicht enthalten sein. Die
Kleberschicht enthält 0,1 - 10 Gew.-%, bevorzugt 0,5 - 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 - 3 Gew.-% Initiator, z. B. Irgacure ® 184 oder Irgacure ® 651. Die Kleberschicht kann als Regler auch 0 - 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 - 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 - 5 Gew.-% Schwefelverbindungen enthalten. Eine Variante ist, einen Teil der
Hauptkomponente durch 0 - 30 Gew.-% Präpolymerisat zu ersetzen. Die Kleberkomponente enthält gegebenenfalls 0 - 40 Gew.-% die für Klebstoffe üblichen Additive.
Die Kleberschicht wird bevorzugt aus einem Schmelzkleber gebildet. Dieser kann aus Polyamiden, Polyolefinen,
Thermoplastischen Elastomeren (Polyester-, Polyurethanoder Copolyamid-Elastomeren) oder aus Copolymeren bestehen. Bevorzugt werden Ethylen-Vinylacetat-Copolymere oder
Ethylen-Acrylat-Copolymere oder Ethylen-Methacrylat- Copolymere verwendet. Die Kleberschicht kann mittels
Walzenauftragsverfahren in der Lamination oder mittels einer Düse in der Extrusionslamination oder in der
Extrusionsbeschichtung aufgetragen werden.
Klebschicht2
Das Folienlaminat kann mittels einer weiteren Klebschicht aus Kleber2, der sich auf der Unterseite, d.h. der der Schutzschicht abgewandten Seite der Trägerfolie aufgebracht ist, auf ein Substrat geklebt werden. Bei dem Substrat kann es sich Beispielsweise um einen Halbleiter wie Silizium handeln. Bei dem Kleber kann es sich in diesem Fall um einen Hotmelt wie zum Beispiel ein Ethylan-Vinylacetat EVA handeln, die Hotmeltschichten haben in der Regel eine Dicke zwischen 100 und 200 ym.
Verfahren Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Rückseitenfolien gibt es verschiedene alternative Herstellungsmethoden:
In der einfachsten Ausführungsform wird die Schutzfolie bei der Herstellung mit dem Füllstoff ausgestattet. Im Falle einer zweischichtigen Folie, wird diese mittels
Kaschierung, Coextrusion oder Folienlamination hergestellt. Dabei ist zumindest eine Schicht mit dem Füllstoff
versehen . Für den Fall eines Laminats aus Schutzschicht und
Trägerfolie gibt es unterschiedliche
Herstellungsalternativen. In dieser besonderen
Ausführungsform mit besonders starker Barrierewirkung ist die Polymerfolie, die spätere Trägerfolie beidseitig anorganisch beschichtet. a) Eine Polymerfolie, die spätere Trägerfolie, wird mittels Vakuumverdampfung oder Sputtern ein- oder beidseitig anorganisch beschichtet und anschließend mit der
Schutzschicht mittels Lamination, Extrusionslamination oder Extrusionsbeschichtung kombiniert. Dabei ist mindestens eine der drei Schichten mit Füllstoff gefüllt. b) Eine Polymerfolie, die spätere Trägerfolie, wird mittels Vakuumverdampfung oder Sputtern ein- oder beidseitig anorganisch beschichtet und diese Folie mittels einer
Kleberschicht mit der Schutzschicht, die in Form einer Folie eingesetzt wird, verbunden. Dabei ist mindestens eine der drei Schichten mit Füllstoff gefüllt. c) Bei der in a) oder b) genannten physikalischen
Vakuumverdampfung wird Siliziumoxid oder Aluminiumoxid mittels Elektronenstrahl verdampft. d) Alternativ wird bei der in a) oder b) genannten
physikalischen Vakuumverdampfung Siliziumoxid oder
Aluminiumoxid thermisch verdampft.
Da die direkte anorganische Beschichtung von PMMA nach dem Stand der Technik nicht möglich ist, wird die Trägerfolie, also eine Polyester- oder Polyolefin-Folie, mit der
anorganischen Schicht bedampft und diese mit der
Schutzschicht, z.B. einer PMMA-Folie laminiert oder
extrusionskaschiert . Die PMMA-Schicht schützt die
Polyester- oder Polyolefin-Folie vor Witterungseinflüssen. Die Haftung zwischen der anorganischen Schicht und der PMMA-Schicht wird durch einen Kleber, z.B. ein UV-härtbarer und Siloxangruppen enthaltender Acrylatkleber, hergestellt. Die Verwendung eines Schmelzklebers ist ebenfalls möglich. Die PMMA-Schicht enthält außerdem bevorzugt einen UV- Absorber, der die Polyester- oder Polyolefin-Folie vor UV- Strahlung schützt. Der UV-Absorber kann aber auch in der Polyester- oder Polyolefinschicht vorhanden sein.
Für die besonders bevorzugte Ausführungsform eines
Metallfilms kann die Herstellung alternativ zu den Punkten a) bis d) erfolgen. Alternativ kann der Metallfilm auch in Form einer Metallfolie, wie z.B. einer Aluminiumfolie eingesetzt werden und mit der Trägerfolie mittels
Kaschieren, Laminieren oder Extrusion des Trägerfolienmaterials auf die Metallfolie hergestellt werden .
Abschließend wird die fertige Rückseitenfolie mit dem
Substrat, in der Regel mit dem Halbleiter verklebt.
Anwendung Diese Barrierefolien werden erfindungsgemäß in der
organischen Photovoltaik, in der Dünnschichtphotovoltaik sowie in kristallinen Siliziummodulen eingesetzt.
Insbesondere werden die Laminate in Photovoltaikmodulen eingesetzt. Dabei kann es sich sowohl um Dickschicht- als auch um Dünnschichtphotovoltaikmodule handeln. Diese können sowohl starr als auch flexibel sein. Ferner kann die
Anwendung alternativ zur bevorzugten Rückseite, auch vorderseitig erfolgen.
Die entwickelten Folienlaminate können abweichend jedoch auch Verwendung in OLEDs, Displays oder sogar in
Verpackungsfolien finden.
Ausführungsbeispiele
Beispiel 1 (siehe Figur 1)
Einschichtige, gefüllte P MA-Schutzschicht
Schutzschicht: sz-PMMA (Schichtdicke: 150 ym) + 2 % UV- Absorber CGX UVA 006 + 15 % Ti0 2
Kleberschicht2 : Etimex Vistasolar 486 Herstellung der Schutzschicht durch Extrusion der mit UV- Absorber und TiÜ 2 -gefüllten sz-PMMA-Formasse . Lamination der sz-PMMA-Folie zum Substrat mithilfe des dem Fachmann bekannten Standard-Laminationsprozess unter Verwendung von Vistasolar-Folie
Beispiel 2 (siehe Figur 2)
Zweischichtige, gefüllte PMMA-Schutzschicht durch
Coextrusion
Schutzschicht: Coextrudat aus PVDF (Schichtdicke: 10 ym) und sz-PMMA (Schichtdicke: 50 ym) , wobei das sz-PMMA 1,5 % UV-Absorber CGX UVA 006 + 10 % Ti0 2 enthält
Kleberschicht2 : Etimex Vistasolar 486
Herstellung der Schutzschicht durch Coextrusion der mit UV- Absorber und TiÜ 2 -gefüllten sz-PMMA-Formasse und PVDF- Formmasse. Lamination der sz-PMMA-Folie zum Substrat mithilfe des dem Fachmann bekannten Standard- Laminationsprozess unter Verwendung von Vistasolar-Folie Beispiel 3 (siehe Figur 3)
Zweischichtige gefüllte Schutzschicht durch Kleblamination Schicht la: sz-PMMA (Schichtdicke: 50 ym) + 2 % UV-Absorber CGX UVA 006
Kleberschicht 6 : Bynel 22E780 (Schichtdicke: 40 ym) und Schicht lb: PP Clyrell RC124H (Schichtdicke: 200 ym) + 15 % Ti0 2
Die Schutzschicht wird durch Coextrusion mit Kleberschicht3 als Haftvermittlerhergestellt .
Beispiel 4 (siehe Figur 4)
Laminat aus Trägerfolie, Barriereschicht und einschichtiger PMMA-Schutzschicht
Schutzschicht: sz-PMMA (Schichtdicke: 50 ym)
Kleberschicht: Zweikomponentensystem Liofol LA 2692-21 und Härter UR 7395-22 von Henkel
Barriereschicht: AI 2 O 3 , 40 nm
Trägerfolie: biaxial gerecktes PET (Hostaphan RNK
Schichtdicke 12 ym)
Die Barriereschicht aus Aluminiumoxid wird durch
Vakuumverdampfung auf die Trägerfolie aufgebracht. Diese Trägerfolie wird unter Verwendung des
Zweikomponentensystems auf die Schutzschicht kaschiert. Beispiel 5 (siehe Figur 5)
Laminat aus Trägerfolie, Barriereschicht und
zweischichtiger Schutzschicht
Schutzschicht: Coextrudat aus PVDF (Schichtdicke: 10 ym) und sz-PMMA (Schichtdicke: 50 ym) , wobei das sz-PMMA 1,5 % UV-Absorber CGX UVA 006 + 10 % Ti0 2 enthält
Kleberschicht: Zweikomponentensystem Liofol LA 2692-21 und Härter UR 7395-22 von Henkel
Barriereschicht: SiOx, 30 nm
Trägerfolie: biaxial gerecktes PET (Hostaphan RNK
Schichtdicke 12 ym)
Kleberschicht2 : Etimex Vistasolar 486
Die Barriereschicht aus SiOx wird durch Vakuumverdampfung auf die Trägerfolie aufgebracht. Diese Trägerfolie wird unter Verwendung des Zweikomponentensystems auf die
Schutzschicht kaschiert.
Anschließend erfolgt die Lamination dieses Folienverbundes zum Substrat mithilfe des dem Fachmann bekannten Standard- Laminationsprozess unter Verwendung von Vistasolar-Folie.
Erklärungen zu den angefügten Zeichnungen
Bezugszeichenliste
1 Schutzschicht
2 Kleberschicht
3 Trägerfolie
4 Barriereschicht
5 Kleberschicht2
6 Kleberschicht3
la PMMA-Schicht einer als Schutzschicht verwendeten
ZweiSchichtfolie
lb Polyolefin-, PET- oder PVDF-Schicht einer als
Schutzschicht verwendeten Zweischichtfolie
Erklärungen zu den einzelnen Zeichnungen:
Fig.l: reine Schutzschicht mit Kleberschicht2 zur
Verbindung mit Substrat (Bsp.l)
Fig.2: Schutzschicht aus Zweischichtfolie mit PVDF-Schicht (Bsp.2)
Fig.3: Schutzschicht aus Zweischichtfolie mit Klebschicht3 (Bsp.3)
Fig.4: Rückseitenfolie gemäß Anspruch 3 (Bsp.4)
Fig.5: Rückseitenfolie gemäß Anspruch 3 mit Schutzschicht aus einer Zweischichtfolie mit PVDF-Schicht (Bsp.5)
Fig.6: Schutzschicht aus Zweischichtfolie mit PET- oder Polyolefinschicht
Fig.7: Rückseitenfolie gemäß Anspruch 3 mit Schutzschicht aus einer Zweischichtfolie mit PET- oder Polyolefinschicht
Füllstoffe sind nicht abgebildet. Wie beschrieben befinden sich diese je Zeichnung in mindestens einer der Schichten 1, la, lb, 2 oder 3.