EP2247444A2 - WEICHMACHERHALTIGE FOLIEN AUF BASIS VON POLYVINYLACETAL MIT ERHÖHTER GLASÜBERGANGSTEMPERATUR UND VERBESSERTEM FLIEßVERHALTEN - Google Patents

WEICHMACHERHALTIGE FOLIEN AUF BASIS VON POLYVINYLACETAL MIT ERHÖHTER GLASÜBERGANGSTEMPERATUR UND VERBESSERTEM FLIEßVERHALTEN

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EP2247444A2
EP2247444A2 EP08805056A EP08805056A EP2247444A2 EP 2247444 A2 EP2247444 A2 EP 2247444A2 EP 08805056 A EP08805056 A EP 08805056A EP 08805056 A EP08805056 A EP 08805056A EP 2247444 A2 EP2247444 A2 EP 2247444A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
viscosity
polyvinyl acetal
plasticizer
photovoltaic module
low
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08805056A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Karpinski
Uwe Keller
Martin Steuer
Holger Stenzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Europe GmbH
Original Assignee
Kuraray Europe GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0016—Plasticisers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/10—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin
    • B32B17/10005—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing
    • B32B17/1055—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing characterized by the resin layer, i.e. interlayer
    • B32B17/10605—Type of plasticiser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
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    • B32B17/10688—Adjustment of the adherence to the glass layers
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • H01L31/0481—Encapsulation of modules characterised by the composition of the encapsulation material
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • Plasticizer-containing films based on polyvinyl acetal with increased glass transition temperature and improved flow behavior
  • the invention relates to the production of photovoltaic modules using plasticized films based on polyvinyl acetal with increased glass transition temperature and improved flow behavior.
  • Photovoltaic modules consist of a photosensitive semiconductor layer, which is provided to protect against external influences with a transparent cover.
  • a photosensitive semiconductor layer monocrystalline solar cells or polycrystalline, thin semiconductor layers can be used on a support.
  • Thin-film solar modules consist of a photosensitive semiconductor layer coated on a mostly transparent plate, e.g. by vapor deposition, vapor deposition, sputtering or wet deposition is applied.
  • Both systems are typically sandwiched between a pane of glass and a rigid, rear cover plate, e.g. laminated from glass or plastics using a transparent adhesive.
  • the transparent adhesive must completely enclose the photosensitive semiconductor layer and its electrical connection lines, UV-stable and
  • Moisture-resistant and be completely free of bubbles after the lamination process are frequently used, as disclosed, for example, in DE 41 22 721 C1 or DE 41 28 766 A1. These adhesive systems can be set in the uncured state so low viscosity that they surround the solar cell units bubble-free. After adding a hardener or crosslinking agent, a mechanically resistant adhesive layer is obtained.
  • a disadvantage of these adhesive systems is that the hardening process often releases aggressive substances, such as acids, which can destroy the photosensitive semiconductor layers, in particular thin-film modules.
  • some casting resins tend after some years to blistering or delamination by UV radiation.
  • thermosetting adhesive systems are the use of plasticized films based on polyvinyl acetals, such as the polyvinyl butyral (PVB) known from the manufacture of laminated glass.
  • PVB polyvinyl butyral
  • PVB films Processes for the production of solar modules by means of PVB films are, for. Example by DE 40 26 165 C2, DE 42 278 60 Al, DE 29 237 70 C2, DE 35 38 986 C2 or US 4,321,418.
  • the use of PVB films in solar modules as laminated safety glazings is disclosed, for example, in DE 20 302 045 U1, EP 1617487 A1, and DE 35 389 86 C2.
  • these documents contain no information about the mechanical, chemical and electrical properties of the PVB films used.
  • the electrical properties of the adhesive films are becoming increasingly important as the performance of the photosensitive semiconductor layers and the global spread of solar modules increases.
  • Photovoltaic modules are subjected to a variety of tests according to CEI 61215 (damp heat test, wet leakage current test) in order to reduce the leakage currents of the modules.
  • the adhesive films must have an extremely high specific resistance.
  • suitable adhesive films with high resistivity also have an increased glass transition temperature Tg. Without being bound by the theory, this is attributed to decreased ion mobility in a glassy or highly viscous environment.
  • the glass transition temperature Tg of plasticized films based on polyvinyl acetal is determined to a large extent by the proportion and polarity of the plasticizer used. Thus, the specific resistance of the film can be easily adjusted by reducing the plasticizer content.
  • plasticizer-containing films based on polyvinyl acetal having an elevated glass transition temperature Tg have a fluidity sufficient for processing in composite glazings or photovoltaic modules if mixtures of low-viscosity and high-viscosity polyvinyl acetals are used for their preparation.
  • the present invention therefore relates to photovoltaic modules comprising a laminate of a) a transparent front cover b) one or more photosensitive semiconductor layers c) at least one plasticizer-containing polyvinyl acetal-based film and d) a back cover wherein the plasticized polyvinyl acetal-based films c) a plasticizer content of at most 26% by weight and a mixture of at least one high-viscosity polyvinyl acetal having a viscosity of 40-300 mPas and at least one low-viscosity polyvinyl acetal having a viscosity of 5,500 mPas.
  • the invention further provides plasticized films comprising polyvinyl acetal, the films having a plasticizer content of at most 26% by weight and a mixture of at least one high-viscosity polyvinyl acetal having a viscosity of 40-300 mPas and at least one low-viscosity polyvinyl acetal having a viscosity of 5-500 mPas.
  • the films used according to the invention have a specific humidity at an ambient humidity of 85% RH at 23 ° C.
  • the glass transition temperature Tg of the films of the invention or used according to the invention is preferably at least 20 0 C, 22 0 C, 24 0 C, 26 0 C, 27 0 C, 30 0 C or 35 ° C.
  • the maximum limit for the glass transition temperature Tg 40 0 C can be specified.
  • the reduced flowability of the films usually associated with the increase in the glass transition temperature Tg can be adjusted to a suitable value by blending high and low viscosity polyvinyl acetals according to the invention. This is easily possible for the person skilled in the art through orientation experiments.
  • the flowability or viscosity of the film mixtures also depends on the type and amount of plasticizer used, only mixtures with the same plasticizer can be compared.
  • a high proportion of high viscosity polyvinyl acetal can be balanced by a particularly low viscosity polyvinyl acetal to provide sufficient flowability to process the film.
  • Glass transition temperature Tg of at least 20 ° C. therefore preferably have at least one mass melt flow rate (MFR) according to one or both equations I and II:
  • the MFR is given in the unit g / 10min
  • the specification of the Tg in 0 C and A and B have the unit g / 10 min.
  • A preferably has a value of at least 0.52, particularly preferably at least 0.57, at least 0.62 and in particular at least 0.67.
  • B preferably has a value of at least 23, particularly preferably at least 25 and in particular of at least 27.
  • the measurement of the high-viscosity polyvinyl acetal is carried out in 5% by weight solution, that of the low-viscosity polyvinyl acetal in 10% by weight solution.
  • the viscosity of the high-viscosity polyvinyl acetal is above that of the low-viscosity polyvinyl acetal, so that according to the invention different polyvinyl acetals have to be used.
  • the high-viscosity polyvinyl acetal preferably has a viscosity of 40-200 mPas, in particular 50-100 mPas; the low-viscosity polyvinyl acetal independently of this preferably has a viscosity of 10 to 400 mPas, particularly preferably 10 to 300 mPas or 10 to 200 mPas and in particular 10 to 100 mPas.
  • the mixtures used according to the invention preferably comprise at least one high-viscosity polyvinyl acetal having a viscosity of 50-100 mPas and at least one low-viscosity polyvinyl acetal having a viscosity of 10-100 mPas (measurements carried out as described above).
  • the high-viscosity polyvinyl acetal and the low-viscosity polyvinyl acetal can be used in a weight ratio of 1: 1 to 19: 1, preferably 2: 1 to 9: 1 and more preferably 2: 1 to 4: 1.
  • the plasticized polyvinyl acetal based films preferably contain uncrosslinked polyvinyl butyral (PVB) obtained by acetalization of polyvinyl alcohol with butyraldehyde.
  • PVB polyvinyl butyral
  • crosslinked polyvinyl acetals in particular crosslinked! Polyvinyl butyral (PVB) is also possible.
  • Suitable crosslinked polyvinyl acetals are e.g. in EP 1527107 B1 and WO
  • terpolymers of hydrolyzed vinyl acetate / ethylene copolymers can also be used as the polyvinyl alcohol. These compounds are usually hydrolyzed to more than 98% and contain 1 to 10 wt. Based on ethylene units (for example, type "Exceval” Kuraray Europe GmbH).
  • mixtures of high-viscosity and low-viscosity polyvinyl acetals used according to the invention can be prepared by appropriate mixing of the polyvinyl acetals as solids.
  • the polyvinyl alcohol from which the highly viscous polyvinyl acetal is to be prepared preferably has a viscosity of 20-110 mPas, in particular 24-34 mPas, measured in accordance with DIN 53015 as a 4% solution in water at 20.degree .
  • the polyvinyl alcohol from which the low-viscosity polyvinyl acetal is to be prepared preferably has a viscosity of from 2 to 15 mPas, in particular from 3 to 11 mPas, measured in accordance with DIN 53015 as a 4% solution in water at 20 ° C.
  • polyvinyl acetals also contain units resulting from vinyl acetate and vinyl alcohol.
  • the high-viscosity and / or low-viscosity polyvinyl acetals used according to the invention preferably each have the same or different polyvinyl alcohol content of 10 -
  • the polyvinyl acetate content of the high and low viscosity polyvinyl acetals is in each case preferably less than 5% by weight, preferably less than 3% by weight and in particular less than 2% by weight. From the polyvinyl alcohol content and the residual acetate content, the degree of acetalization can be determined by calculation.
  • the highly viscous and the low-viscosity polyvinyl acetal particularly preferably have the same polyvinyl alcohol content and optionally also the same residual acetate content and degree of acetalization.
  • the inventively required high specific resistance of the films is also changed by the type and / or amount of the plasticizer used.
  • the films have a plasticizer content of not more than 26% by weight, more preferably not more than 24% by weight and in particular not more than 22% by weight, with a plasticizer content of 15% by weight not being exceeded for reasons of processability of the film.
  • Inventive films or photovoltaic modules may contain one or more plasticizers.
  • plasticizers whose polarity, expressed by the formula: 100 ⁇ O / (C + H) is less than or equal to 9.4, where O, C and H are the number of oxygen, carbon and hydrogen atoms in the respective molecule.
  • the following table shows plasticizers which can be used according to the invention and their polarity values according to the formula 100 ⁇ O / (C + H).
  • adhesion of Polyvinylacetalfolien to glass is usually by the addition of adhesion regulators such.
  • adhesion regulators such as set forth in WO 03/033583
  • polyvinyl acetals from the manufacturing process often contain alkali and / or alkaline earth salts of inorganic acids, e.g. Sodium chloride.
  • plasticized polyvinyl acetal based films at less than 50 ppm, more preferably at less than 30 ppm, and most preferably at less than 20 ppm metal ions, is desirable. This can be accomplished by appropriate washing of the polyvinyl acetal and by the use of particularly effective anti-adherents such as the magnesium, calcium and / or zinc salts of organic acids (e.g., acetates) known to those skilled in the art.
  • particularly effective anti-adherents such as the magnesium, calcium and / or zinc salts of organic acids (e.g., acetates) known to those skilled in the art.
  • the plasticizer-containing films based on polyvinyl acetal preferably contain 0.001 to 5% by weight of pyrogenic SiO 2 .
  • the photosensitive semiconductor layers are applied to the cover d) (for example by vapor deposition, vapor deposition, sputtering or wet deposition) and bonded by a film c) to the transparent front cover a).
  • the photosensitive semiconductor layers are applied to the transparent front cover a) and glued to the rear cover d) by the film c).
  • the photosensitive semiconductor layers can be embedded between two films c) and thus bonded to the covers a) and d).
  • the thickness of the plasticized polyvinyl acetal based films is usually 0.38, 0.51, 0.76, 1.14, 1.52 or 2.28 mm.
  • the transparent front cover a) is usually made of glass or PMMA.
  • the back cover d) (so-called backsheet) of the photovoltaic module according to the invention can consist of glass, plastic or metal or their composites, wherein at least one of the carriers can be transparent. It is also possible to use one or both covers as composite glazing (ie as a laminate of at least two panes of glass and a PVB sheet) or as insulating glazing with a gas gap. Of course, the combination of these measures is possible.
  • the photosensitive semiconductor layers used in the modules need not have any special properties. Mono-, polycrystalline or amorphous systems can be used.
  • the photosensitive semiconductor layer is applied directly to a carrier.
  • An encapsulation is not possible here. Therefore, the laminated body of a carrier (the back cover) with the photosensitive semiconductor layer and the transparent front cover is collapsed by at least one interposed plasticized polyvinyl acetal based film of the present invention and adhered thereto at an elevated temperature.
  • the photosensitive semiconductor layer can be applied to the transparent front cover as a carrier and adhesively bonded by at least one interposed plasticized polyvinyl acetal based film according to the invention.
  • vacuum laminators are used to produce the photovoltaic modules according to the invention. These consist of a heatable and evacuable chamber in which laminated glazings laminated within 30 - 60 minutes can be. Reduced pressures of 0.01 to 300 mbar and temperatures of 100 to 200 0 C, in particular 130 - 160 0 C have proven in practice.
  • a laminated as described above laminated body between at least one pair of rollers at a temperature of 60 to 150 0 C are pressed into a module according to the invention.
  • Systems of this type are known for the production of laminated glazing and usually have at least one heating tunnel before or after the first press shop in systems with two pressing plants.
  • Another object of the invention is the use of plasticizer-containing, based on a mixture of a high-viscosity polyvinyl acetal and a low-viscosity polyvinyl acetal films having a plasticizer content of up to 26 wt.% For the production of photovoltaic modules.
  • Plasticizer-containing films according to the invention containing polyvinyl acetal, with a plasticizer content of not more than 26
  • Polyvinyl acetal having a viscosity of 40 to 300 mPas and at least one low-viscosity polyvinyl acetal having a
  • Viscosity of 5 - 500 mPas can be used for the production of laminated glazings such as windshields or window surfaces of buildings, facade component, roof surfaces,
  • Parapet element or used as part of window surfaces.
  • Inventive photovoltaic modules can be used as a facade component, roofs, conservatory cover, soundproof wall, balcony or parapet or as part of windows. Measuring methods:
  • the determination of the glass transition temperature of the film is effected by means of differential scanning calorimetry (DSC) according to DIN 53765 using a heating rate of 10K / min in the temperature interval -50 0 C - 150 0 C. It is a first heating ramp, followed by a cooling ramp, followed by a second Heating ramp driven.
  • the position of the glass transition temperature is determined on the measurement curve of the second heating ramp according to DIN 51007.
  • the DIN mid-point (Tg DIN) is defined as the intersection of a horizontal line at half-step height with the measured curve.
  • the step height is defined by the vertical distance of the two points of intersection of the central tangent with the baseline of the trace before and after glass transition.
  • melt index mass flow: MFR
  • ISO 1133 mass flow: MFR
  • MFR value is given at 100 ° C. and 140 ° C. with the 2 mm nozzle at a weight load of 21.6 kg in grams per 10 minutes (g / 10 min).
  • the measurement of the volume resistivity of the film is carried out in accordance with DIN IEC 60093 at a defined temperature and ambient humidity (23 0 C and 85% RH) after the film was conditioned at these conditions at least 24 hours.
  • a plate electrode type 302 132 from Fetronic GmbH and an ohmmeter ISO-Digi 5 kV from Amprobe were used.
  • the test voltage was 2.5kV, the waiting time after application of the test voltage up to the data acquisition 60 sec.
  • the polyvinyl alcohol and polyvinyl alcohol acetate content of the polyvinyl acetals was determined according to ASTM D 1396-92.
  • the analysis of the metal ion content was carried out by atomic absorption spectroscopy (AAS).
  • the water or moisture content of the films is determined by the Karl Fischer method. To simulate the Auffeuchtever- retention under humid conditions, the film is previously stored for 24 h at 23 0 C and 85% RH. The method can be carried out both on the unlaminated film and on a laminated photovoltaic module as a function of the distance to the edge of the film
  • DBEEA di-2-butoxyethoxyethyl adipate 3G8 triethylene glycol bis-2-ethylhexanoate
  • PVBl Highly viscous polyvinyl butyral with viscosity 60-90 mPas (5% solution); Polyvinyl alcohol content: 20.3% by weight;
  • PVB2 Low viscosity polyvinyl butyral with viscosity 60 - 90 mPas (10% solution), commercial product Mowital B45Hder
  • the viscosities were measured according to DIN53015 than 5 or 10% solution in ethanol (containing 5% water) at 20 0 C.
  • Ex.4 shows that both the glass transition temperature and the flowability can be increased by the mixtures of high-viscosity and low-viscosity polyvinyl acetals used according to the invention.

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Abstract

Die Erfindung betrifft weichmacherhaltige Folien, enthaltend Polyvinylacetal, mit einem Weichmachergehalt von maximal 26 Gew.% und eine Mischung von mindestens einem hochviskosen Polyvinylacetal mit einer Viskosität von 40 - 300 mPas und mindestens einem niedrigviskosen Polyvinylacetal mit einer Viskosität von 5 - 500 mPas. Folien dieser Zusammensetzung sind zur Herstellung von Photovoltaikmodulen geeignet.

Description

Beschreibung
Weichmacherhaltige Folien auf Basis von Polyvinylacetal mit erhöhter Glasübergangstemperatur und verbessertem Fließverhalten
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Photovoltaikmodulen unter Verwendung von weichmacherhaltigen Folien auf Basis von Polyvinylacetal mit erhöhter Glasübergangstemperatur und verbessertem Fließverhalten.
Stand der Technik
Photovoltaikmodule bestehen aus einer photosensitiven Halbleiterschicht, die zum Schutz gegen äußere Einflüsse mit einer transparenten Abdeckung versehen wird. Als photosensitive Halbleiterschicht können monokristalline Solarzellen oder polykristalline, dünne Halbleiterschichten auf einem Träger eingesetzt werden. Dünnschicht-Solarmodule bestehen aus einer photosensitiven Halbleiterschicht, die auf eine meist transparente Platte z.B. durch Aufdampfen, Gasphasenabscheidung, Sputtern oder Nassabscheidung aufgebracht ist.
Beide Systeme werden in der Regel zwischen eine Glasscheibe und eine rigide, hintere Abdeckplatte z.B. aus Glas oder Kunststoffen mit Hilfe eines transparenten Klebers laminiert.
Der transparente Kleber muss die photosensitive Halbleiterschicht und deren elektrische Verbindungsleitungen vollständig umschließen, UV-stabil und
Feuchtigkeitsunempfindlich sein und nach dem Laminierprozess vollständig blasenfrei sein. Als transparente Kleber werden häufig aushärtende Gießharze oder vernetzbare, auf Ethylenvinylacetat (EVA) basierende Systeme eingesetzt, so wie beispielsweise in DE 41 22 721 Cl oder DE 41 28 766 Al offenbart. Diese Klebesysteme können im ungehärteten Zustand so niedrigviskos eingestellt werden, dass sie die Solarzelleneinheiten blasenfrei umschließen. Nach Zugabe eines Härters oder Vernetzungsmittels wird eine mechanisch widerstandfähige Klebeschicht erhalten. Nachteilig bei diesen Klebesystemen ist, dass beim Aushärteprozess häufig aggressive Substanzen wie Säuren freigesetzt werden, die die photosensitiven Halbleiterschichten, insbesondere Dünnschichtmodule, zerstören können. Zudem neigen einige Gießharze nach einigen Jahren zur Blasenbildung bzw. Delamination durch UV-Strahlung.
Eine Alternative zu aushärtenden Klebesystemen ist der Einsatz von weichmacherhaltigen Folien auf Basis von Polyvinylacetalen wie das aus der Verbundglasherstellung bekannte Polyvinylbutyral (PVB) . Die Solarzelleneinheiten werden mit einer oder mehreren PVB-Folien bedeckt und diese unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur mit den gewünschten Abdeckmaterialien zu einem Laminat verbunden.
Verfahren zur Herstellung von Solarmodulen mit Hilfe von PVB- Folien sind z. B. durch DE 40 26 165 C2, DE 42 278 60 Al, DE 29 237 70 C2, DE 35 38 986 C2 oder US 4,321,418 bekannt. Die Verwendung von PVB-Folien in Solarmodulen als Verbund- sicherheitsverglasungen ist z.B. in DE 20 302 045 Ul, EP 1617487 Al, und DE 35 389 86 C2 offenbart. Diese Schriften enthalten aber keine Information über die mechanischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften der verwendeten PVB- Folien . Insbesondere die elektrischen Eigenschaften der Klebefolien werden mit zunehmender Leistungsfähigkeit der photosensitiven Halbleiterschichten und der weltweiten Verbreitung von Solarmodulen immer wichtiger. Verlustströme oder gar Kurzschlüsse der Halbleiterschicht müssen auch unter extremen Witterungsbedingungen wie tropische Temperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit oder starke UV-Strahlung über die gesamte Lebensdauer des Moduls vermieden werden. Photovoltaikmodule werden dem nach CEI 61215 einer Vielzahl von Tests unterzogen (Damp heat test, wet leakage current test) um Verlustströme der Module zu reduzieren. Um dies zu erreichen, müssen die Klebefolien einen möglicht hohen spezifischen Widerstand aufweisen .
Es wurde gefunden, dass geeignete Klebefolien mit hohem spezifischem Widerstand auch eine erhöhte Glasübergangstemperatur Tg aufweisen. Ohne an die Richtigkeit der Theorie gebunden zu sein, wird dies auf eine verminderte Ionenbeweglichkeit in einer glasähnlichen oder hochviskosen Umgebung zurückgeführt.
Die Glasübergangstemperatur Tg von weichmacherhaltigen Folien auf Basis von Polyvinylacetal wird in hohem Maße vom Anteil und der Polarität des verwendeten Weichmachers bestimmt. Somit kann der spezifische Widerstand der Folie in einfacher Weise durch Reduktion des Weichmacheranteils eingestellt werden.
Allerdings hat die Erhöhung der Glasübergangstemperatur Tg einer weichmacherhaltigen Folie auf Basis von Polyvinylacetal in der Regel eine Verminderung deren Fließfähigkeit zur Folge. Die Folie kann dabei auch unter erhöhter Temperatur so hochviskos werden, dass in einem Photovoltaikmodul keine vollständige Einkapselung oder Umhüllung der photosensitiven Halbleiterschichten mehr erfolgen kann. Im Extremfall ist die Verarbeitung zu einem Laminat kaum noch möglich.
Aufgabe Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, weichmacherhaltige Folien auf Basis von Polyvinylacetal mit erhöhter Glasübergangstemperatur Tg und damit erhöhtem spezifischem (elektrischem) Widerstand und einer ausreichenden Fließfähigkeit zur Herstellung von Photovoltaikmodulen bereit zu stellen.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass weichmacherhaltige Folien auf Basis von Polyvinylacetal mit erhöhter Glasübergangstemperatur Tg eine zur Verarbeitung in Verbundverglasungen oder Photovoltaikmodulen ausreichende Fließfähigkeit besitzen, wenn zu ihrer Herstellung Mischungen aus niedrig- und hochviskosem Polyvinylacetalen eingesetzt werden .
Darstellung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher Photovoltaikmodule, umfassend ein Laminat aus a) einer transparenten Frontabdeckung b) einer oder mehreren photosensitiven Halbleiterschichten c) mindestens eine weichmacherhaltige, auf Polyvinylacetal basierenden Folie und d) einer rückwärtigen Abdeckung wobei die weichmacherhaltigen, auf Polyvinylacetal basierenden Folien c) einen Weichmachergehalt von maximal 26 Gew.% und eine Mischung von mindestens einem hochviskosen Polyvinylacetal mit einer Viskosität von 40 - 300 mPas und mindestens einem niedrigviskosen Polyvinylacetal mit einer Viskosität von 5 500 mPas, aufweisen. Weiterer Gegenstand der Erfindung sind weichmacherhaltige Folien, enthaltend Polyvinylacetal, wobei die Folien einen Weichmachergehalt von maximal 26 Gew.% und eine Mischung von mindestens einem hochviskosen Polyvinylacetal mit einer Viskosität von 40 - 300 mPas und mindestens einem niedrigviskosen Polyvinylacetal mit einer Viskosität von 5 - 500 mPas, aufweisen.
Bevorzugt weisen die erfindungsgemäß eingesetzten Folien bei einer Umgebungsfeuchte von 85% rF bei 23°C einen spezifischen
Widerstand von mindestens 1E+11 ohm*cm, bevorzugt mindestens
5E+11 ohm*cm, bevorzugt 1E+12 ohm*cm, bevorzugt 5E+12 ohm*cm, bevorzugt 1E+13, bevorzugt 5E+13 ohm*cm, bevorzugt 1E+14 ohm*cm auf. Diese Werte sollten an jeder Stelle der Folie erreicht werden, insbesondere im Randbereich des Moduls.
Die Glasübergangstemperatur Tg der erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß eingesetzten Folien beträgt bevorzugt jeweils mindestens 200C, 22 0C, 24 0C, 26 0C, 27 0C, 30 0C oder 35°C. Als Höchstgrenze für die Glasübergangstemperatur Tg kann 400C angegeben werden.
Die üblicherweise mit der Erhöhung der Glasübergangstemperatur Tg verbundene reduzierte Fließfähigkeit der Folien kann erfindungsgemäß durch Abmischen von hoch- und niedrigviskosen Polyvinylacetalen auf einen geeigneten Wert eingestellt werden. Dies ist dem Fachmann durch orientierende Versuche leicht möglich .
Da die Fließfähigkeit oder Viskosität der Folienmischungen auch von der Art und der Menge des verwendeten Weichmachers abhängt, können nur Mischungen mit gleichem Weichmacher miteinander verglichen werden. Als Anhaltspunkt für Art und Mengen der eingesetzten hoch- und niedrigviskosen Polyvinylacetale gilt, dass ein hoher Anteil eines Polyvinylacetal mit hoher Viskosität durch ein besonders niedrigviskoses Polyvinylacetal ausgeglichen werden kann, um eine zur Verarbeitung der Folie ausreichende Fließfähigkeit einzustellen .
Die folgenden Gleichungen I und II ermöglichen es dem Fachmann in einfacher Weise, die Fließfähigkeit von weichmacherhaltigen Polyvinylacetalen auf einen gewünschten Wert einzustellen, ohne die Glasübergangstemperatur Tg wesentlich zu verändern. Dies ist erfindungsgemäß durch Zugabe von niedrigviskosem zu hochviskosem Polyvinylacetal (oder umgekehrt) möglich, da hierdurch nur die Fliessfähigkeit der Mischung, nicht aber deren Glasübergangstemperatur Tg beeinflusst wird.
Erfindungsgemäße Folien mit vorbestimmter
Glasübergangstemperatur Tg von mindestens 20 0C weisen daher bevorzugt mindestens eine Masseschmelzflussrate (MFR) gemäß einer oder beiden Gleichungen I und II auf:
MFR bei 1000C > A - 0,0133 x Tg x [10 min/ (g x °C) ] I
MFR bei 1400C > B - 0,67 x Tg x [10 min/ (g x 0C)] II
Hierbei erfolgt die Angabe des MFR in der Einheit g/10min, die Angabe der Tg in 0C und A und B die Einheit g/10 min besitzen.
In erfindungsgemäßen Folien weist A bevorzugt einen Wert von mindestens 0,52, besonders bevorzugt mindestens 0,57, mindestens 0,62 und insbesondere mindestens 0,67 auf. B nimmt analog bevorzugt einen Wert von mindestens 23, besonders bevorzugt mindestens 25 und insbesondere von mindestens 27 an.
Die Viskositätsmessungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgen für beide Mischungsbestandteile nach DIN 53015 in Ethanol bei 200C, wobei das Ethanol 5 Gew. % Wasser enthält. Die Messung des Hochviskosen Polyvinylacetals erfolgt in 5 Gew. % Lösung, die des niedrigviskosen Polyvinylacetals in 10 Gew. % Lösung. Die Viskosität des hochviskosen Polyvinylacetals liegt über der des niedrigviskosen Polyvinylacetals, so dass erfindungsgemäß unterschiedliche Polyvinylacetale eingesetzt werden müssen.
Das hochviskose Polyvinylacetal besitzt bevorzugt eine Viskosität von 40 - 200 mPas, insbesondere 50 - 100 mPas; das niedrigviskose Polyvinylacetal besitzt hiervon unabhängig bevorzugt eine Viskosität von 10 - 400 mPas, besonders bevorzugt 10 - 300 mPas oder 10 - 200 mPas und insbesondere 10 - 100 mPas.
Bevorzugt weisen die erfindungsgemäß eingesetzten Mischungen mindestens ein hochviskoses Polyvinylacetal mit einer Viskosität von 50 - 100 mPas und mindestens ein niedrigviskoses Polyvinylacetal mit einer Viskosität von 10 - 100 mPas auf (Messungen durchgeführt wie oben beschrieben) . In Mischungen dieser Art können das hochviskose Polyvinylacetal und das niedrigviskose Polyvinylacetal in einem Gewichtsverhältnis zueinander von 1:1 bis 19:1, bevorzugt 2:1 bis 9:1 und besonders bevorzugt 2:1 bis 4:1 eingesetzt werden.
Die auf weichmacherhaltigem Polyvinylactetal basierenden Folien enthalten bevorzugt unvernetztes Polyvinylbutyral (PVB) , das durch Acetalisierung von Polyvinylalkohol mit Butyraldehyd gewonnen wird.
Der Einsatz von vernetzten Polyvinylacetalen, insbesondere vernetzten! Polyvinylbutyral (PVB) ist ebenso möglich. Geeignete vernetzte Polyvinylacetale sind z.B. in EP 1527107 Bl und WO
2004/063231 Al (thermische Selbstvernetzung von
Carboxylgruppenhaltigen Polyvinylacetalen), EP 1606325 Al (Mit
Polyaldehyden vernetzte Polyvinylacetale) und WO 03/020776 Al (Mit Glyoxylsäure vernetzte Polyvinylacetale) beschrieben. Auf die Offenbarung dieser Patentanmeldungen wird vollumfänglich
Bezug genommen.
Es ist auch möglich, die Acetalisierung mit anderen oder weiteren Aldehyden mit 5-10 Kohlenstoffatomen (z.B. wie Valeraldehyd) durchzuführen. Das hoch- und niedrigviskose Polyvinylacetal werden durch Acetalisierung mit den gleichen Aldehyden erhalten.
Als Polyvinylalkohol können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch Terpolymere aus hydrolysierten Vinylacetat/Ethylen-Copolymeren eingesetzt werden. Diese Verbindungen sind in der Regel zu mehr als 98% hydrolysiert und enthalten 1 bis 10 Gew. auf Ethylen basierende Einheiten (z.B Typ „Exceval" der Kuraray Europe GmbH) .
Die erfindungsgemäß eingesetzten Mischungen von hoch- und niedrigviskosen Polyvinylacetalen können durch entsprechendes Abmischen der Polyvinylacetale als Feststoffe hergestellt werden.
Es ist aber auch möglich, die Mischung durch gleichzeitige Acetalisierung von entsprechenden Polyvinylalkoholen und gemeinsamer Aufarbeitung herzustellen. Das Mischungsverhältnis kann je nach angestrebter Fließfähigkeit in weiten Grenzen variiert werden.
Der Polyvinylalkohol, aus dem das hochviskose Polyvinylacetal hergestellt werden soll, besitzt bevorzugt eine Viskosität von 20 - 110 mPas, insbesondere 24 - 34 mPas, gemessen nach DIN 53015 als 4% Lösung in Wasser bei 200C.
Der Polyvinylalkohol, aus dem das niedrigviskose Polyvinylacetal hergestellt werden soll, besitzt bevorzugt eine Viskosität von 2 - 15 mPas insbesondere 3 - 11 mPas, gemessen nach DIN 53015 als 4% Lösung in Wasser bei 200C.
Polyvinylacetale enthalten neben den Acetaleinheiten noch aus Vinylacetat und Vinylalkohol resultierende Einheiten. Die erfindungsgemäß verwendeten hochviskosen und/oder niedrigviskosen Polyvinylacetale weisen bevorzugt jeweils einen gleichen oder unterschiedlichen Polyvinylalkoholanteil von 10 -
27 Gew.%, besonders bevorzugt 13 bis 21 Gew.% und insbesondere 13 bis 17 Gew.% auf.
Der Polyvinylacetatanteil liegt bei den hoch- und niedrigviskosen Polyvinylacetalen jeweils bevorzugt unter 5 Gew.%, bevorzugt unter 3 Gew.% und insbesondere unter 2 Gew.% Aus dem Polyvinylalkoholanteil und dem Restacetatgehalt kann der Acetalisierungsgrad rechnerisch ermittelt werden.
Besonders bevorzugt weisen das hochviskose und das niedrigviskose Polyvinylacetal den gleichen Polyvinylalkoholanteil und optional auch den gleichen Restacetatgehalt und Acetalisierungsgrad auf. Der erfindungsgemäß geforderte hohe spezifische Widerstand der Folien wird auch durch Art und/oder Menge des verwendeten Weichmachers verändert.
Bevorzugt weisen die Folien einen Weichmachergehalt von maximal 26 Gew. %, besonders bevorzugt maximal 24 Gew.% und insbesondere von maximal 22 Gew.% auf, wobei ein Weichmachergehalt von 15 Gew.% aus Gründen der Verarbeitbarkeit der Folie nicht unterschritten werden sollte. Erfindungsgemäße Folien bzw. Photovoltaikmodule können einen oder mehrere Weichmacher enthalten.
Erfindungsgemäß besonders geeignet sind Weichmacher, deren Polarität, ausgedrückt durch die Formel 100 x O/ (C+H) kleiner/gleich 9.4 ist, wobei O, C und H für die Anzahl der Sauerstoff-, Kohlenstoff- und Wasserstoffatome im jeweiligen Molekül steht. Die nachfolgende Tabelle zeigt erfindungsgemäß einsetzbare Weichmacher und deren Polaritätswerte nach der Formel 100 x O/ (C+H) .
Name Abkürzung 100 x O/ (C+H)
Di-2-ethylhexylsebacat (DOS) 5,3
Di-2-ethylhexyladipat (DOA) 6,3
Di-2-ethylhexylphthalat (DOP) 6,5 Dihexyladipat (DHA) 7,7
Dibutylsebacat (DBS) 7,7
Di-2-butoxyethylsebacat (DBES) 9,4
Triethylenglykol-bis-2-ethylhexanoat (3G8) 9,4
1,2 Cyclohexandicarbonsäurediisononylester (DINCH) 5,4
Weniger geeignet sind die folgenden Weichmacher
Name Abkürzung 100 x O/ (C+H)
Triethylenglykol-bis-n-heptanoat 3G7 10,3 Tetraethylenglykol-bis-n-heptanoat 4G7 10, 9
Di-2-butoxyethyladipat DBEA 11,5
Di-2-butoxyethoxyethyladipat DBEEA 12,5
Das Haftungsvermögen von Polyvinylacetalfolien an Glas wird üblicherweise durch die Zugabe von Haftungsregulatoren wie z. B. die in WO 03/033583 Al offenbarten Alkali- und/oder Erdalkalisalze von organischen Säuren eingestellt. Als besonders geeignet haben sich Kaliumacetat und/oder Magnesiumacetat herausgestellt. Zudem enthalten Polyvinylacetale aus dem Herstellungsprozess häufig Alkali- und/oder Erdalkalisalze von anorganischen Säuren, wie z.B. Natriumchlorid.
Da Salze ebenfalls einen Einfluss auf den spezifischen Widerstand haben, ist der Einsatz von weichmacherhaltigen, auf Polyvinylacetal basierenden Folien mit weniger als 50 ppm, besonders bevorzugt mit weniger als 30 ppm und insbesondere mit weniger als 20 ppm Metallionen zweckmäßig. Dies kann durch entsprechende Waschverfahren des Polyvinylacetals und durch die Verwendung besonders gut wirkender Antihaftmittel wie die dem Fachmann bekannten Magnesium-, Calzium- und/oder Zinksalze organischer Säuren (z.B. Acetate) erreicht werden.
Weiterhin kann die möglicherweise vom Wassergehalt der Folie abhängende Ionenbeweglichkeit und damit der spezifische Widerstand durch den Zusatz von pyrogener Kieselsäure beeinflusst werden. Bevorzugt enthalten die weichmacherhaltigen, auf Polyvinylacetal basierenden Folien 0.001 bis 5 Gew.% pyrogenes SiO2.
Die prinzipielle Herstellung und Zusammensetzung von geeigneten Folien ist z. B. in EP 185 863 Bl, EP 1 118 258 Bl WO 02/102591 Al, EP 1 118 258 Bl oder EP 387 148 Bl beschrieben. Die Laminierung der Photovoltaikmodule erfolgt unter Verschmelzung der Folien, so dass ein blasen- und schlierenfreier Einschluss der photosensitiven Halbleiterschicht mit den Folien erhalten wird.
In einer Variante der erfindungsgemäßen Photovoltaikmodule werden die photosensitiven Halbleiterschichten auf die Abdeckung d) aufgebracht (z.B. durch Aufdampfen, Gasphasenabscheidung, Sputtern oder Nassabscheidung) und durch eine Folie c) mit der transparenten Frontabdeckung a) verklebt.
In einer anderen Variante werden die photosensitiven Halbleiterschichten auf die transparente Frontabdeckung a) aufgebracht und durch die Folie c) mit der rückwärtigen Abdeckung d) verklebt.
Alternativ können die photosensitiven Halbleiterschichten zwischen zwei Folien c) eingebettet und so mit den Abdeckungen a) und d) verklebt werden.
Die Dicke der auf weichmacherhaltigem Polyvinylactetal basierenden Folien liegt üblicherweise bei 0.38, 0.51, 0.76, 1.14, 1.52 oder 2.28 mm.
Die transparente Frontabdeckung a) besteht in der Regel aus Glas oder PMMA. Die rückwärtige Abdeckung d) (sog. Backsheet) des erfindungsgemäßen Photovoltaikmoduls kann aus Glas, Kunststoff oder Metall oder deren Verbünde bestehen, wobei mindestens einer der Träger transparent sein kann. Es ist ebenfalls möglich, einen oder beide Abdeckungen als Verbundverglasung (d. h. als Laminat aus mindestens zwei Glasscheiben und einer PVB-Folie) oder als Isolierverglasung mit einem Gaszwischenraum auszuführen. Selbstverständlich ist auch die Kombination dieser Maßnahmen möglich. Die in den Modulen eingesetzten photosensitiven Halbleiterschichten müssen keine besonderen Eigenschaften besitzen. Es können mono-, polykristalline oder amorphe Systeme eingesetzt werden.
Bei Dünnschicht-Solarmodulen ist die photosensitive Halbleiterschicht direkt auf einen Träger aufgebracht. Eine Einkapselung ist hier nicht möglich. Daher wird der Schichtkörper aus einem Träger (der rückwärtigen Abdeckung) mit der photosensitiven Halbleiterschicht und der transparenten Frontabdeckung durch mindestens eine zwischen gelegte, auf weichmacherhaltigem Polyvinylactetal basierende erfindungsgemäße Folie zusammengelegt und durch diese bei erhöhter Temperatur verklebt. Alternativ kann die photosensitive Halbleiterschicht auf die transparente Frontabdeckung als Träger aufgebracht und durch mindestens eine zwischen gelegte, auf weichmacherhaltigem Polyvinylactetal basierende erfindungsgemäße Folie verklebt sein.
Zur Laminierung des so erhaltenen Schichtkörpers können die dem Fachmann geläufigen Verfahren mit und ohne vorhergehender Herstellung eines Vorverbundes eingesetzt werden.
Sogenannte Autoklavenprozesse werden bei einem erhöhten Druck von ca. 10 bis 15 bar und Temperaturen von 130 bis 145 0C über ca. 2 Stunden durchgeführt. Vakuumsack- oder Vakuumringverfahren z.B. gemäß EP 1 235 683 Bl arbeiten bei ca. 200 mbar und 130 bis 145 0C
Vorzugsweise werden zur Herstellung der erfindungsgemäßen Photovoltaikmodule Vakuumlaminatoren eingesetzt. Diese bestehen aus einer beheizbaren und evakuierbaren Kammer, in denen Verbundverglasungen innerhalb von 30 - 60 Minuten laminiert werden können. Verminderte Drücke von 0,01 bis 300 mbar und Temperaturen von 100 bis 200 0C, insbesondere 130 - 160 0C haben sich in der Praxis bewährt.
Alternativ kann ein so oben beschrieben zusammengelegter Schichtkörper zwischen mindestens einem Walzenpaar bei einer Temperatur von 60 bis 150 0C zu einem erfindungsgemäßen Modul verpresst werden. Anlagen dieser Art sind zur Herstellung von Verbundverglasungen bekannt und verfügen normalerweise über mindestens einen Heiztunnel vor bzw. nach dem ersten Presswerk bei Anlagen mit zwei Presswerken.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von von weichmacherhaltigen, auf einer Mischung von einem hochviskosen Polyvinylacetal und einem niedrigviskosen Polyvinylacetal basierenden Folien mit einem Weichmachergehalt von maximal 26 Gew.% zur Herstellung von Photovoltaikmodulen .
Erfindungsgemäße weichmacherhaltige Folien enthaltend Polyvinylacetal, mit einem Weichmachergehalt von maximal 26
Gew.% und einer Mischung von mindestens einem hochviskosen
Polyvinylacetal mit einer Viskosität von 40 - 300 mPas und mindestens einem niedrigviskosen Polyvinylacetal mit einer
Viskosität von 5 - 500 mPas, können zur Herstellung von Verbundverglasungen wie Windschutzscheiben oder Fensterflächen von Bauwerken, Fassadenbauteil, Dachflächen,
Wintergartenabdeckung, Schallschutzwand, Balkon- oder
Brüstungselement oder als Bestandteil von Fensterflächen verwendet werden.
Erfindungsgemäße Photovoltaikmodule können als Fassadenbauteil, Dachflächen, Wintergartenabdeckung, Schallschutzwand, Balkonoder Brüstungselement oder als Bestandteil von Fensterflächen verwendet werden. Messmethoden :
Die Bestimmung der Glasübergangstemperatur der Folie erfolgt mittels Dynamischer Differenzkalorimetrie (DSC) gemäß DIN 53765 unter Verwendung einer Heizrate von 10K/min im Temperaturintervall -50 0C - 1500C. Es wird eine erste Heizrampe, gefolgt von einer Kühlrampe, gefolgt von einer zweiten Heizrampe gefahren. Die Lage der Glasübergangstemperatur wird an der der zweiten Heizrampe zugehörigen Messkurve nach DIN 51007 ermittelt. Der DIN- Mittelpunkt (Tg DIN) ist definiert als Schnittpunkt einer Horizontalen auf halber Stufenhöhe mit der Messkurve. Die Stufenhöhe ist durch den vertikalen Abstand der beiden Schnittpunkte der Mitteltangente mit den Basislinien der Messkurve vor und nach Glasumwandlung definiert.
Die Bestimmung des Fließverhaltens der Folie erfolgt als Schmelzindex (Massenfluss : MFR) nach ISO 1133 auf einem entsprechenden Gerät, z.B. der Firma Göttfert, Modell MI2. Der MFR-wert wird bei 100 0C und 1400C mit der 2 mm Düse bei Gewichtsbelastung von 21,6 kg in gramm pro 10 minuten (g/10 min) angegeben.
Die Messung des spezifischen Durchgangswiderstandes der Folie erfolgt gemäß DIN IEC 60093 bei definierter Temperatur und Umgebungsfeuchte (23 0C und 85% rLF) nachdem die Folie wenigstens 24h bei diesen Bedingungen konditioniert wurde. Zur Durchführung der Messung wurde eine Plattenelektrode Typ 302 132 von der Firma Fetronic GmbH sowie ein Widerstandsmessgerät ISO-Digi 5kV von der Firma Amprobe verwendet. Die PrüfSpannung betrug 2,5kV, die Wartezeit nach Anlegen der Prüfspannung bis zur Messwerterfassung 60 sek. Damit ein ausreichender Kontakt zwischen den flachen Platten der Messelektrode und der Folie gewährleistet ist, sollte deren Oberflächenrauhikgkeit Rz bei Messung nach DIN EN ISO 4287 nicht größer als 10 μm sein, d.h. gegebenenfalls muss die Originaloberfläche der PVB-Folie vor der Widerstandsmessung durch thermisches Umprägen geglättet werden .
Der Polyvinylalkohol- und Polyvinylalkoholacetatgehalt der Polyvinylacetale wurde gemäß ASTM D 1396-92 bestimmt. Die Analyse des Metallionengehaltes erfolgte durch Atomabsorptionsspekroskopie (AAS) .
Der Wasser- bzw. Feuchtegehalt der Folien wird mit der Karl- Fischer-Methode bestimmt. Zur Simulation des Auffeuchtever- haltens unter humiden Bedingungen wird die Folie zuvor 24h bei 23 0C und 85% rF gelagert. Die Methode kann sowohl an der unlaminierten Folie als auch an einem laminierten Photovoltaikmodul in Abhängigkeit vom Abstand zum Rand der Folie durchgeführt werden
Beispiele: Es wurden Mischungen der folgenden Zusammensetzung hergestellt und auf ihre Fließfähigkeit und Glasübergangstemperatur untersucht :
DBEEA: Di-2-butoxyethoxyethyladipat 3G8 Triethylenglykol-bis-2-ethylhexanoat
PVBl Hochviskoses Polyvinylbutyral mit Viskosität 60 - 90 mPas (5% Lösung); Polyvinylalkoholanteil : 20,3 Gew.%;
Polyvinylacetatgehalt 1,1 Gew.%; Acetalisierungsgrad: 78, 6 %
PVB2 Niedrigviskoses Polyvinylbutyral mit Viskosität 60 - 90 mPas (10% Lösung), Handelsprodukt Mowital B45Hder
Kuraray Europe GmbH; Polyvinylalkoholanteil 20,1 Gew.%;
Polyvinylacetatgehalt 2,3 Gew.%, Acetalisierungsgrad 72, 6 %
Die Viskositäten wurden gemessen nach DIN53015 als 5 bzw. 10% Lösung in Ethanol (mit 5 % Wasser) bei 200C.
Es zeigt sich, dass Mischungen mit hohem Weichmacheranteil eine hohe Fließfähigkeit und eine niedrige Glasübergangstemperatur
Tg aufweisen (Bsp. 3). Eine Verringerung des Weichmacheranteils
(Bsp. 1 und 2) bewirkt zwar eine deutliche Erhöhung der
Glasübergangstemperatur, gleichzeitig aber auch eine Verschlechterung der Fließfähigkeit. Die Verwendung von Weichmachern niedriger Polarität (Bsp. 2 vs . Bsp.l) bewirkt eine weitere Erhöhung der Glasübergangstemperatur, hat aber auf die Fließfähigkeit praktisch keinen Einfluss.
Bsp.4 zeigt das durch die erfindungsgemäß eingesetzten Mischungen von hoch- und niedrigviskosen Polyvinyacetalen sowohl eine Erhöhung der Glasübergangstemperatur, als auch der Fließfähigkeit erreicht werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Photovoltaikmodul, umfassend ein Laminat aus a) einer transparenten Frontabdeckung b) einer oder mehreren photosensitiven Halbleiterschichten c) mindestens eine weichmacherhaltige, auf Polyvinylacetal basierenden Folie und d) einer rückwärtigen Abdeckung dadurch gekennzeichnet, dass die weichmacherhaltigen, auf Polyvinylacetal basierenden Folien c) einen Weichmachergehalt von maximal 26 Gew.% und eine Mischung von mindestens einem hochviskosen
Polyvinylacetal mit einer Viskosität von 40 - 300 mPas und mindestens einem niedrigviskosen Polyvinylacetal mit einer
Viskosität von 5 - 500 mPas, aufweisen.
2. Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das hochviskose Polyvinylacetal eine Viskosität von 50 100 mPas und das niedrigviskose Polyvinylacetal eine Viskosität von 10 - 100 mPas aufweist.
3. Photovoltaikmodul nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das hochviskose Polyvinylacetal und das niedrigviskose Polyvinylacetal in einem Gewichtsverhältnis zueinander von 1:1 bis 19:1 eingesetzt werden.
4. Photovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das hochviskose Polyvinylacetal einen Polyvinylalkoholanteil von 10 - 27 Gew.% aufweist.
5. Photovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das niedrigviskose Polyvinylacetal einen Polyvinylalkoholanteil von 10 - 27 Gew.% aufweist.
6. Photovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass das hochviskose und das niedrigviskose Polyvinylacetal den gleichen Polyvinylalkoholanteil aufweisen.
7. Photovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass als Weichmacher eine oder mehrere Verbindungen eingesetzt werden, deren Polarität, ausgedrückt durch den Quotienten O/ (C+H) kleiner/gleich 9.4 ist, wobei O, C und H für die Anzahl der Sauerstoff-, Kohlenstoff- und Wasserstoffatome im jeweiligen Molekül steht.
8. Photovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass als Weichmacher eine oder mehrere Verbindungen aus der Gruppe Di-2-ethylhexylsebacat (DOS) , Di-2-ethylhexyladipat (DOA) , Di-2-ethylhexylphthalat (DOP) , Dihexyladipat (DHA) , Dibutylsebacat (DBS), Di-2-butoxyethylsebacat (DBES), Triethylenglykol-bis-2-ethylhexanoat (3G8) eingesetzt wird.
9. Photovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die weichmacherhaltige, auf Polyvinylacetal basierende Folie weniger als 50 ppm Metallionen enthält.
10. Photovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die weichmacherhaltige, auf Polyvinylacetal basierende Folie 0.001 bis 5 Gew.% SiO2 enthält.
11. Photovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass als hoch- und niedrigviskoses Polyvinylacetal Polyvinylbutyral eingesetzt wird
12. Weichmacherhaltige Folie, enthaltend Polyvinylacetal, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien einen Weichmachergehalt von maximal 26 Gew.% und eine Mischung von mindestens einem hochviskosen Polyvinylacetal mit einer Viskosität von 40 - 300 mPas und mindestens einem niedrigviskosen Polyvinylacetal mit einer Viskosität von 5 - 500 mPas, aufweisen.
13. Verwendung von weichmacherhaltigen, auf einer Mischung von einem hochviskosen Polyvinylacetal und einem niedrigviskosen Polyvinylacetal basierenden Folien mit einem Weichmachergehalt von maximal 26 Gew.% zur Herstellung von Photovoltaikmodulen .
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