WO2011063821A1 - Coating for photovoltaic modules - Google Patents

Coating for photovoltaic modules Download PDF

Info

Publication number
WO2011063821A1
WO2011063821A1 PCT/EP2009/008391 EP2009008391W WO2011063821A1 WO 2011063821 A1 WO2011063821 A1 WO 2011063821A1 EP 2009008391 W EP2009008391 W EP 2009008391W WO 2011063821 A1 WO2011063821 A1 WO 2011063821A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
coating
transmittance
photovoltaic modules
module
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/008391
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernd Sauter
Original Assignee
Azur Solar 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
Application filed by Azur Solar Gmbh filed Critical Azur Solar Gmbh
Priority to EP09759683A priority Critical patent/EP2504865A1/en
Priority to PCT/EP2009/008391 priority patent/WO2011063821A1/en
Publication of WO2011063821A1 publication Critical patent/WO2011063821A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04—Polyurethanes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

  • the present invention relates to a coating for photovoltaic modules.
  • Solar systems with photovoltaic modules represent emission-free and therefore environmentally friendly energy sources, which can also enable a decentralized and independent power supply. For this reason, photovoltaic modules for power generation in recent years enjoy increasing popularity. Meanwhile, they are also operated in regions where changeable weather conditions prevail and the profitability of such solar systems is limited.
  • the efficiency of the modules also depends on their operating temperature. As the operating temperature rises, the efficiency of the modules drops sharply. Due to the infrared component in sunlight, it may therefore be the case that even in strong sunlight, the photovoltaic module is not operated with optimum yield and the UV radiation contained in sunlight is converted unsatisfactory in electrical energy.
  • the two problems described above may occur together, for example in desert regions, which in themselves offer good conditions for the operation of solar systems due to the strong insolation.
  • grains of sand produce a strong abrasion on the surfaces of the modules, resulting in the above-described effect of lowering the efficiency.
  • the strong daytime heat in the desert leads to an excessive increase in the operating temperature, with the said episode of the further decline in the efficiency of energy production.
  • the coating according to the invention is a layer based on an elastomeric polyurethane (PUR), which is applied to the surface of the module.
  • PUR elastomeric polyurethane
  • This layer may optionally be provided with suitable additives and form a layer or film optionally applied by hand or by machine to the module surface.
  • the material of the layer is chosen so that a transmittance of about 0.5 is achieved for infrared radiation, while for ultraviolet radiation, a transmittance of at least 0.95, so approximately 1 is achieved. This means that only 50% of the incident infrared radiation is transmitted through the coating and penetrates to the module, thus contributing to the heating of the module. The remaining infrared radiation is preferably reflected. Since only the ultraviolet radiation contributes to the generation of electrical energy in the photovoltaic module, the transmittance of 0.5 for the infrared radiation does not affect the efficiency of the module by any means. In ultraviolet Rather, the radiation is transmitted to almost 100% to the module rich.
  • the coating according to the invention blocks or reflects only the radiation components which reduce the efficiency of the module due to the introduction of heat, and allows the UV component contributing to the generation of electricity to pass through almost completely.
  • the layer also has a high resistance, elasticity and repellency to foreign bodies on the surface.
  • the abrasion resistance of the coating is defined so that after irradiation of 10 cm 2 of the surface of the layer over a period of 8 minutes at a pressure of 8 bar with corundum grains with a diameter of 200 ⁇ no damage to the surface are detectable , Further, deformation which is generated by impact load of 5 kg on a surface of the 10 cm 2 layer having a depth effect of 80 mm at a temperature of between -45 ° C and 120 ° C is self-reproduced back to the original surface shape before the impact load. This means that the layer, for example, after hailstorm can revert back to its original smooth shape.
  • the surface energy of the layer is between 45 and 85 N / m, while the glass transition temperature is -83 ° C.
  • the melting temperature is 125 ° C.
  • the layer is advantageously designed so that the transmittances in the IR and in the UV range preferably remain constant even for a long period under adverse weather conditions.
  • the coating is exposed to an average irradiance of 550 W / m 3 every hour at a wavelength of 290-800 nm.
  • rain is simulated by periodically spraying or dipping the coating in water.
  • the layer has a tensile strength of 41.4 N / mm 2 .
  • a photovoltaic module is coated on its upper side with a layer based on an elastomeric polyurethane (PUR).
  • PUR elastomeric polyurethane
  • the polyurethane is an elastomer with elastic properties above a glass transition temperature of -83 ° C.
  • the melting point of the polyurethane is 125 ° C. This results in a very large temperature range in which the material has elastic properties.
  • This elasticity ensures that damage to the surface of the layer automatically regresses.
  • the layer may have self-healing properties, such that occurring cracks in the layer close automatically to a certain extent.
  • the elasticity is such that deformation exerted by a 5 kg impact load on a surface of the layer of 10 cm 2 such that a depression of 80 mm is formed is in a temperature range of -45 ° C and + 120 ° C automatically recovers and the prevailing before the impact of the original flat surface of the layer is restored.
  • This elasticity property leads to a good resistance to hailstorm. Furthermore, the layer has a high abrasion resistance. This was tested by the inventors in an experiment that an area of 10 m 2 of the surface of the layer over a period of 8 minutes at a pressure of 8 bar was irradiated with corundum grains with a diameter of 200 ⁇ . Subsequently, the surface was inspected. It was found that no damage to the surface after irradiation was detectable.
  • This abrasion resistance to sand is particularly important for applications in which the photovoltaic modules are to be operated in regions where sandstorms or similar adverse weather conditions can occur.
  • the elastic properties and abrasion resistance of this material result in extremely good durability under extreme weather conditions.
  • these may also include intensive ultraviolet radiation in the UV-A and UV-B range.
  • intensive ultraviolet radiation in the UV-A and UV-B range.
  • the layer is such that the ultraviolet radiation, which is converted by the photovoltaic module into electrical energy, is transmitted almost completely from the layer, but the infrared radiation likewise contained in sunlight is reflected approximately halfway. That is, the transmittance Tuv for ultraviolet radiation is approximately 1, while the transmittance TIR for infrared radiation is only about 0.5. In experiments, a transmittance Tuv for ultraviolet radiation of 0.9675 was achieved. This means that the UV radiation is allowed to penetrate to 96.75%, making the coating practically transparent in the UV range.
  • the significantly lower transmittance TIR for infrared ensures that the photovoltaic module does not heat up as much as the previously known modules and can therefore be operated with a considerably reduced operating temperature. This significantly increases the efficiency of energy conversion.
  • the above-mentioned transmittances TI and Tuv can be maintained for a long time.
  • the coated photovoltaic modules tested in this experiment were moistened cyclically in a weathering chamber. It was found that, irrespective of the duration of the test under DIN EN ISO 1 1341 and regardless of the weathering conditions, no measurable changes in the transmittances TIR and Tuv occurred. This means that the transmittance in the IR and UV ranges is permanently maintained over a long service life of the photovoltaic modules.
  • the layer is therefore designed to have a high surface energy of 45 to 85 N / m.
  • the surface tension is so high that foreign matter such as pollen, dust or the like are rejected from the surface of the layer or washed off at the latest with the next precipitation.
  • the tensile strength of the layer is calculated to be 41.4 N / mm 2 .
  • the coating according to the invention for photovoltaic modules described in this exemplary embodiment has outstanding elastic properties which render the coated module insensitive to damage and the effects of weathering. Furthermore, the module imparts a different degree of transmission in the UV range and in the IR range due to the coating, so that the infrared radiation can not heat the photovoltaic module very strongly, but the conversion of UV radiation into electrical energy is not is hampered. Transmittances TIR and Tuv in the infrared and ultraviolet ranges are also maintained over the lifetime of the photovoltaic module.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a coating for photovoltaic modules by a layer based on an elastomeric polyurethane, which is applied to the surface of the module and has a transmittance TıR of approximately 0.5 for infrared radiation and a transmittance Tuv of approximately 1 for ultraviolet radiation and is furthermore characterized by the following features: an abrasion resistance defined by the fact that after irradiation of 10 cm2 of the surface of the layer over a time period of 8 min at a pressure of 8 bar with corundum grains having a diameter of 200 μm, no damage to the surface can be ascertained; an elasticity defined by the fact that a deformation produced by an impact load with a weight of 5 kg onto a surface of the layer of 10 cm2 with a depth effect of 80 mm at a temperature of between -45°C and 120°C independently returns to the original surface form; a surface energy of between 45 and 85 N/m; and a glass transition temperature of between -83° C and 125° C.

Description

BESCHICHTUNG FÜR PHOTOVOLTAIKMODULE  COATING FOR PHOTOVOLTAIC MODULES
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtung für Photovoltaikmodule. Solaranlagen mit Photovoltaikmodulen stellen emissionsfreie und daher umweltfreundliche Energiequellen dar, die überdies eine dezentrale und unabhängige Stromversorgung ermöglichen können. Aus diesem Grund erfreuen sich Photovoltaikmodule zur Stromerzeugung in den letzten Jahren steigender Beliebtheit. Sie werden mittlerweile auch in Regionen betrieben, in denen wechselhafte Witterungsbedingungen herrschen und die Wirtschaftlichkeit solcher Solaranlagen eingeschränkt ist. The present invention relates to a coating for photovoltaic modules. Solar systems with photovoltaic modules represent emission-free and therefore environmentally friendly energy sources, which can also enable a decentralized and independent power supply. For this reason, photovoltaic modules for power generation in recent years enjoy increasing popularity. Meanwhile, they are also operated in regions where changeable weather conditions prevail and the profitability of such solar systems is limited.
Von großer Bedeutung ist es daher, die Lebensdauer der Photovoltaikmodule so weit zu steigern, dass über einen sehr langen Betriebszeitraum ein hoher Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Strom aus dem eingestrahlten Sonnenlicht erhalten bleibt. Die Effizienz der Module kann durch Alterungserscheinungen wie etwa Materialermüdung oder dergleichen stark geschwächt werden. Ablagerungen, Schläge durch Hagelkörner oder andere mechanische Einflüsse können die Oberfläche der Photovoltaikmodule beeinträchtigen und deren Effizienz mindern. It is therefore of great importance to increase the life of the photovoltaic modules so far that over a very long period of operation, a high efficiency in the conversion of electricity from the irradiated sunlight is maintained. The efficiency of the modules can be severely weakened by aging phenomena such as material fatigue or the like. Deposits, impacts by hailstones or other mechanical influences can impair the surface of the photovoltaic modules and reduce their efficiency.
Die Effizienz der Module ist ferner von ihrer Betriebstemperatur abhängig. Mit steigender Betriebstemperatur sinkt die Effizienz der Module stark ab. Aufgrund des Infrarotanteils im Sonnenlicht kann daher der Fall eintreten, dass selbst bei starker Sonneneinstrahlung das Photovoltaikmodul nicht mit optimaler Ausbeute betrieben wird und die im Sonnenlicht enthaltene UV-Strahlung nur unzufriedenstellend in elektrische Energie konvertiert wird. The efficiency of the modules also depends on their operating temperature. As the operating temperature rises, the efficiency of the modules drops sharply. Due to the infrared component in sunlight, it may therefore be the case that even in strong sunlight, the photovoltaic module is not operated with optimum yield and the UV radiation contained in sunlight is converted unsatisfactory in electrical energy.
Unter Umständen können die beiden vorstehend beschriebenen Probleme ge- meinsam auftreten, etwa in Wüstenregionen, die an sich aufgrund der starken Sonneneinstrahlung gute Voraussetzungen für den Betrieb von Solaranlagen bieten. Sandkörner erzeugen jedoch einen starken Abrieb auf den Oberflächen der Module, was zu dem oben beschriebenen Effekt der Senkung der Effizienz führt. Darüber hinaus führt die starke Tageshitze in der Wüste zu einem übermäßigen Anstieg der Betriebstemperatur, mit der genannten Folge des weiteren Absinkens der Effizienz der Energieerzeugung. Zur Steigerung der Effizienz von Solarmodulen ist es an sich bekannt, die Module mit einer Oberflächenbeschichtung zu versehen. Es handelt sich hierbei jedoch um Antireflexbeschichtungen in der Stärke von einigen Nanometern, die lediglich die Reflexion im UV-Bereich reduzieren sollen. Die Abriebfestig- keit und Beständigkeit der Oberfläche des Moduls wird hierdurch in keiner Weise erhöht. Vielmehr werden auch die bekannten Antireflexbeschichtungen bei extremen Umweltbedingungen, wie sie vorstehend beschrieben wurden, schnell zerstört und verlieren ihre Wirkung. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beschichtung für Pho- tovoltaikmodule zu schaffen, die die Oberfläche der Module gegenüber Umwelteinflüssen schützt, ihre Beständigkeit steigert und daher ihren Alterungs- prozess zumindest stark verlangsamt, so dass die Effizienz der Module über einen langen Zeitraum erhalten bleibt. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Module so zu beschichten, dass ihre Betriebstemperatur auch bei starker Sonneneinstrahlung niedrig bleibt. Under certain circumstances, the two problems described above may occur together, for example in desert regions, which in themselves offer good conditions for the operation of solar systems due to the strong insolation. However, grains of sand produce a strong abrasion on the surfaces of the modules, resulting in the above-described effect of lowering the efficiency. In addition, the strong daytime heat in the desert leads to an excessive increase in the operating temperature, with the said episode of the further decline in the efficiency of energy production. To increase the efficiency of solar modules, it is known per se to provide the modules with a surface coating. However, these are antireflection coatings in the thickness of a few nanometers, which are only intended to reduce the reflection in the UV range. The abrasion resistance and durability of the surface of the module is thereby in no way increased. Rather, the known antireflection coatings in extreme environmental conditions, as described above, quickly destroyed and lose their effect. It is therefore an object of the present invention to provide a coating for photovoltaic modules which protects the surface of the modules from environmental influences, increases their stability and therefore at least slows down their aging process so that the efficiency of the modules is maintained over a long period of time remains. Another object of the invention is to coat the modules so that their operating temperature remains low even in strong sunlight.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Beschichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a coating with the features of claim 1.
Bei der erfindungsgemäjBen Beschichtung handelt es sich um eine Schicht auf Basis eines elastomeren Polyurethans (PUR), die auf die Oberfläche des Moduls aufgetragen wird. Diese Schicht kann gegebenenfalls mit geeigneten Zusätzen versehen worden sein und eine Schicht oder Folie bilden, die wahlwei- se von Hand oder maschinell auf die Moduloberfläche aufgetragen wird. The coating according to the invention is a layer based on an elastomeric polyurethane (PUR), which is applied to the surface of the module. This layer may optionally be provided with suitable additives and form a layer or film optionally applied by hand or by machine to the module surface.
Das Material der Schicht ist so gewählt, dass für Infrarotstrahlung ein Transmissionsgrad von etwa 0,5 erreicht wird, während für Ultraviolettstrahlung ein Transmissionsgrad von mindestens 0,95, also annähernd 1 erzielt wird. Das bedeutet, dass lediglich 50% der einfallenden Infrarotstrahlung von der Beschichtung durchgelassen wird und zum Modul durchdringt und auf diese Weise zur Erwärmung des Moduls beitragen kann. Die restliche Infrarotstrahlung wird vorzugsweise reflektiert. Da lediglich die Ultraviolettstrahlung zur Erzeugung elektrischer Energie im Photovoltaikmodul beiträgt, beeinträchtigt der Transmissionsgrad von 0,5 für die Infrarotstrahlung die Effizienz des Moduls keineswegs. Im Ultraviolettbe- reich wird vielmehr die Strahlung zu annähernd 100% zum Modul durchgelassen. Die erfindungsgemäjSe Beschichtung blockiert bzw. reflektiert lediglich die Strahlungsanteile, die die Effizienz des Moduls durch einen Wärmeeintrag senken, und lässt den zur Stromerzeugung beitragenden UV-Anteil praktisch vollständig durch. The material of the layer is chosen so that a transmittance of about 0.5 is achieved for infrared radiation, while for ultraviolet radiation, a transmittance of at least 0.95, so approximately 1 is achieved. This means that only 50% of the incident infrared radiation is transmitted through the coating and penetrates to the module, thus contributing to the heating of the module. The remaining infrared radiation is preferably reflected. Since only the ultraviolet radiation contributes to the generation of electrical energy in the photovoltaic module, the transmittance of 0.5 for the infrared radiation does not affect the efficiency of the module by any means. In ultraviolet Rather, the radiation is transmitted to almost 100% to the module rich. The coating according to the invention blocks or reflects only the radiation components which reduce the efficiency of the module due to the introduction of heat, and allows the UV component contributing to the generation of electricity to pass through almost completely.
Die Schicht weist ferner eine hohe Beständigkeit, Elastizität und Abweisungsverhalten gegenüber Fremdkörpern auf der Oberfläche auf. Im einzelnen ist die Abriebfestigkeit der Beschichtung so definiert, dass nach einer Bestrah- lung von 10 cm2 der Oberfläche der Schicht über einen Zeitraum von 8 Minuten bei einem Druck von 8 bar mit Korundkörnern mit einem Durchmesser von 200 μπι keine Beschädigungen der Oberfläche feststellbar sind. Ferner bildet sich eine Verformung, die durch eine Schlagbelastung mit einem Gewicht von 5 kg auf eine Oberfläche der Schicht von 10 cm2 mit einer Tiefen- Wirkung von 80 mm bei einer Temperatur zwischen -45°C und 120°C erzeugt wird, selbständig wieder in die ursprüngliche Oberflächenform vor der Schlagbelastung zurück. Das bedeutet, dass die Schicht beispielsweise nach Hagelschlag sich wieder in ihre ursprüngliche glatte Form zurückbilden kann. Die Oberflächenenergie der Schicht liegt erfindungsgemäjS zwischen 45 und 85 N/m, während die Glasübergangstemperatur bei -83°C liegt. Die Schmelztemperatur liegt bei 125°C. The layer also has a high resistance, elasticity and repellency to foreign bodies on the surface. Specifically, the abrasion resistance of the coating is defined so that after irradiation of 10 cm 2 of the surface of the layer over a period of 8 minutes at a pressure of 8 bar with corundum grains with a diameter of 200 μπι no damage to the surface are detectable , Further, deformation which is generated by impact load of 5 kg on a surface of the 10 cm 2 layer having a depth effect of 80 mm at a temperature of between -45 ° C and 120 ° C is self-reproduced back to the original surface shape before the impact load. This means that the layer, for example, after hailstorm can revert back to its original smooth shape. According to the invention, the surface energy of the layer is between 45 and 85 N / m, while the glass transition temperature is -83 ° C. The melting temperature is 125 ° C.
Die Schicht ist vorteilhafterweise so ausgebildet, dass die Transmissionsgrade im IR- und im UV-Bereich vorzugsweise auch über einen langen Zeitraum unter widrigen Witterungsverhältnissen konstant bleiben. Als Norm für die Witterungsverhältnisse für DIN ISO 1 1341 gewählt. Nach den dort genannten Prüfbedingungen wird die Beschichtung einer durchschnittlichen Bestrahlungsstärke von 550 W/m3 stündlich bei einer Wellenlänge von 290-800 nm ausgesetzt. Zusätzlich wird Regen durch periodisches Besprühen oder Eintauchen der Beschichtung in Wasser simuliert. Versuche der Erfinder haben ergeben, dass auch über einen sehr langen Zeitraum hinweg keine Beeinträchtigungen der Beschichtung festzustellen waren. Insbesondere ließen sich keine Verschlechterungen der Transmissionsgrade im IR- und im UV-Bereich im Sinne einer Verschlechterung der Effizienz der Module feststellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schicht eine Zugfestigkeit von 41 ,4 N/mm2 auf. The layer is advantageously designed so that the transmittances in the IR and in the UV range preferably remain constant even for a long period under adverse weather conditions. As standard for the weather conditions selected for DIN ISO 1 1341. After the test conditions mentioned there, the coating is exposed to an average irradiance of 550 W / m 3 every hour at a wavelength of 290-800 nm. In addition, rain is simulated by periodically spraying or dipping the coating in water. Experiments by the inventors have shown that even over a very long period of time no impairment of the coating was observed. In particular, no worsening of the transmittance in the IR and in the UV range could be observed in terms of a deterioration in the efficiency of the modules. According to a preferred embodiment of the invention, the layer has a tensile strength of 41.4 N / mm 2 .
Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. In the following a preferred embodiment of the invention will be explained in more detail.
Ein Photovoltaikmodul wird an seiner Oberseite mit einer Schicht auf Basis eines elastomeren Polyurethans (PUR) beschichtet. Diese Schicht wird auf geeignete Weise aufgetragen, etwa durch Herstellung einer Folie, die auf das Photovoltaikmodul aufgezogen wird, oder durch gleichmäßiges Verteilen flüssigen Polyurethans auf der Oberseite des Photovoltaikmoduls, das anschließend aushärtet. A photovoltaic module is coated on its upper side with a layer based on an elastomeric polyurethane (PUR). This layer is applied in a suitable manner, for example by producing a film which is applied to the photovoltaic module or by uniformly distributing liquid polyurethane on top of the photovoltaic module, which subsequently hardens.
Bei dem Polyurethan handelt es sich um ein Elastomer mit elastischen Eigen- Schäften oberhalb einer Glasübergangstemperatur von -83°C. Der Schmelzpunkt des Polyurethans liegt bei 125°C. Somit ergibt sich ein sehr großer Temperaturbereich, in welchem das Material elastische Eigenschaften aufweist. Diese Elastizität sorgt dafür, dass Beschädigungen der Oberfläche der Schicht sich selbsttätig wieder zurückbilden. Beispielsweise kann die Schicht selbstheilende Eigenschaften aufweisen, derart, dass auftretende Risse in der Schicht sich in gewissem Umfang selbsttätig wieder schließen. Die Elastizität ist derart gewählt, dass eine Verformung, die durch eine Schlagbelastung mit einem Gewicht von 5 kg auf eine Oberfläche der Schicht von 10 cm2 ausgeübt wird, derart, dass eine Vertiefung von 80 mm gebildet wird, sich in einem Temperaturbereich von -45°C und + 120°C selbsttätig wieder zurückbildet und die vor dem Schlag herrschende ursprüngliche flache Oberfläche der Schicht wieder erzeugt wird. Diese Elastizitätseigenschaft führt zu einer guten Beständigkeit gegen Hagelschlag. Ferner weist die Schicht eine hohe Abriebfestigkeit auf. Diese wurde von den Erfindern in einem Versuch dadurch getestet, dass eine Fläche von 10 m2 der Oberfläche der Schicht über einen Zeitraum von 8 Minuten mit einem Druck von 8 bar mit Korundkörnern mit einem Durchmesser von 200 μπι bestrahlt wurde. Anschließend wurde die Oberfläche in Augenschein genommen. Es wurde festgestellt, dass keine Beschädigungen der Oberfläche nach der Bestrahlung nachweisbar waren. Diese Abriebfestigkeit gegenüber Sand ist vor allem für Anwendungen von Bedeutung, in denen die Photovoltaikmodule in Regionen betrieben werden sollen, in denen Sandstürme oder ähnliche widrige Witterungsbedingungen auftreten können. Die elastischen Eigenschaften und die Abriebfestigkeit dieses Materials führen zu einer extrem guten Haltbarkeit unter extremen Bewitte- rungsbedingungen. Diese können insbesondere auch eine intensive Ultraviolettstrahlung im Bereich UV-A und UV-B umfassen. In Versuchen wurden nach einer Bestrahlung im Wellenlängenbereich von 280 nm bis 480 nm über einen Zeitraum von 8.500 Stunden entsprechend unter einer Bedingung von 1 1 .000 Höhen-Metern keine Beeinträchtigungen der Beschichtung festgestellt. The polyurethane is an elastomer with elastic properties above a glass transition temperature of -83 ° C. The melting point of the polyurethane is 125 ° C. This results in a very large temperature range in which the material has elastic properties. This elasticity ensures that damage to the surface of the layer automatically regresses. For example, the layer may have self-healing properties, such that occurring cracks in the layer close automatically to a certain extent. The elasticity is such that deformation exerted by a 5 kg impact load on a surface of the layer of 10 cm 2 such that a depression of 80 mm is formed is in a temperature range of -45 ° C and + 120 ° C automatically recovers and the prevailing before the impact of the original flat surface of the layer is restored. This elasticity property leads to a good resistance to hailstorm. Furthermore, the layer has a high abrasion resistance. This was tested by the inventors in an experiment that an area of 10 m 2 of the surface of the layer over a period of 8 minutes at a pressure of 8 bar was irradiated with corundum grains with a diameter of 200 μπι. Subsequently, the surface was inspected. It was found that no damage to the surface after irradiation was detectable. This abrasion resistance to sand is particularly important for applications in which the photovoltaic modules are to be operated in regions where sandstorms or similar adverse weather conditions can occur. The elastic properties and abrasion resistance of this material result in extremely good durability under extreme weather conditions. In particular, these may also include intensive ultraviolet radiation in the UV-A and UV-B range. In experiments, after irradiation in the wavelength range from 280 nm to 480 nm over a period of 8,500 hours corresponding to a condition of 1, 1,000 height meters, no impairment of the coating was found.
Die Schicht ist so beschaffen, dass die Ultraviolettstrahlung, die vom Photo- voltaikmodul in elektrische Energie konvertiert wird, nahezu vollständig von der Schicht durchgelassen wird, die im Sonnenlicht ebenfalls enthaltene Inf- rarotstrahlung jedoch etwa zur Hälfte reflektiert wird. Das heißt, dass der Transmissionsgrad Tuv für Ultraviolettstrahlung annähernd 1 beträgt, während der Transmissionsgrad TIR für Infrarotstrahlung nur etwa bei 0,5 liegt. In Versuchen wurde ein Transmissionsgrad Tuv für Ultraviolettstrahlung von 0,9675 erreicht. Das bedeutet, dass die UV-Strahlung zu 96, 75% durch- gelassen wird und die Schicht damit im UV-Bereich praktisch transparent ist. The layer is such that the ultraviolet radiation, which is converted by the photovoltaic module into electrical energy, is transmitted almost completely from the layer, but the infrared radiation likewise contained in sunlight is reflected approximately halfway. That is, the transmittance Tuv for ultraviolet radiation is approximately 1, while the transmittance TIR for infrared radiation is only about 0.5. In experiments, a transmittance Tuv for ultraviolet radiation of 0.9675 was achieved. This means that the UV radiation is allowed to penetrate to 96.75%, making the coating practically transparent in the UV range.
Der erheblich geringere Transmissionsgrad TIR für Infrarot sorgt dafür, dass das Photovoltaikmodul sich nicht so stark aufheizt wie die bisher bekannten Module und daher mit erheblich gesenkter Betriebstemperatur betrieben wer- den kann. Dies steigert die Effizienz bei der Energiekonversion erheblich. The significantly lower transmittance TIR for infrared ensures that the photovoltaic module does not heat up as much as the previously known modules and can therefore be operated with a considerably reduced operating temperature. This significantly increases the efficiency of energy conversion.
Die vorstehend erwähnten Transmissionsgrade TI und Tuv können über einen langen Zeitraum erhalten bleiben. Hierzu wurden Versuche unternommen, in denen die erfindungsgemäß beschichten Photovoltaikmodule einer Bewitterung unter Normbedingungen nach DIN EN ISO 1 1341 unterzogen wurden. Diese Bedingungen schließen eine Bestrahlung einer zu prüfenden Oberfläche mit dem Licht einer Xenonbogenlampe im Wellenlängenbereich zwischen 290 nm und 800 nm ein. Darüber hinaus wurden die in diesem Versuch getesteten beschichteten Photovoltaikmodule zyklisch in einer Bewitte- rungskammer befeuchtet. Es zeigte sich, dass unabhängig von der Dauer der Prüfung unter DIN EN ISO 1 1341 und unabhängig von den Bewitterungsbedingungen keine messbaren Veränderungen der Transmissionsgrade TIR und Tuv auftraten. Das bedeutet, dass die Transmissionsgrade im IR- und im UV-Bereich über einen langen Be- triebszeitraum der Photovoltaikmodule dauerhaft erhalten bleiben. The above-mentioned transmittances TI and Tuv can be maintained for a long time. For this purpose, attempts were made in which the photovoltaic modules coated according to the invention were subjected to weathering under standard conditions in accordance with DIN EN ISO 1 1341. These conditions include irradiation of a surface to be tested with the light of a xenon arc lamp in the wavelength range between 290 nm and 800 nm. In addition, the coated photovoltaic modules tested in this experiment were moistened cyclically in a weathering chamber. It was found that, irrespective of the duration of the test under DIN EN ISO 1 1341 and regardless of the weathering conditions, no measurable changes in the transmittances TIR and Tuv occurred. This means that the transmittance in the IR and UV ranges is permanently maintained over a long service life of the photovoltaic modules.
Für die Erhaltung der Effizienz des erfindungsgemäß beschichteten Photovoltaikmodule ist es ferner von Bedeutung, dass sich keine Fremdstoffe auf der Oberfläche der Schicht festsetzen können, welche die Transmission des ein- fallenden UV- Lichts blockieren. Die Schicht ist daher so geschaffen, dass sie eine hohe Oberflächenenergie von 45 bis 85 N/m aufweist. Die Oberflächenspannung ist damit so groß, dass Fremdstoffe wie etwa Pollen, Staub oder dergleichen von der Oberfläche der Schicht abgewiesen werden oder spätestens mit dem nächsten Niederschlag abgewaschen werden. In order to maintain the efficiency of the photovoltaic modules coated in accordance with the invention, it is also important that no foreign matter can be deposited on the surface of the layer which blocks the transmission of the incident UV light. The layer is therefore designed to have a high surface energy of 45 to 85 N / m. The surface tension is so high that foreign matter such as pollen, dust or the like are rejected from the surface of the layer or washed off at the latest with the next precipitation.
Die Zugfestigkeit der Schicht ist so bemessen, dass sie 41 ,4 N/mm2 beträgt. The tensile strength of the layer is calculated to be 41.4 N / mm 2 .
Die in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene erfindungsgemäjSe Beschich- tung für Photovoltaikmodule weist einerseits hervorragende elastische Eigen- schaffen auf, die das beschichtete Modul unempfindlich gegenüber Beschädigungen und Witterungseinflüssen macht. Ferner wird dem Modul durch die - Beschichtung jedoch auch ein unterschiedlicher Transmissionsgrad im UV- Bereich und im IR-Bereich verliehen, so dass die Infrarotstrahlung das Photo- voltaikmodul nicht sehr stark aufheizen kann, die Umwandlung von UV- Strahlung in elektrische Energie hierdurch jedoch nicht behindert wird. Die Transmissionsgrade TIR und Tuv im Infrarot- und im Ultraviolettbereich bleiben über die Lebensdauer des Photovoltaikmoduls ebenfalls erhalten. On the one hand, the coating according to the invention for photovoltaic modules described in this exemplary embodiment has outstanding elastic properties which render the coated module insensitive to damage and the effects of weathering. Furthermore, the module imparts a different degree of transmission in the UV range and in the IR range due to the coating, so that the infrared radiation can not heat the photovoltaic module very strongly, but the conversion of UV radiation into electrical energy is not is hampered. Transmittances TIR and Tuv in the infrared and ultraviolet ranges are also maintained over the lifetime of the photovoltaic module.

Claims

Patentansprüche claims
1. Beschichtung für Photovoltaikmodule, gekennzeichnet durch eine Schicht auf Basis eines elastomeren Polyurethans, die auf die Oberfläche des Moduls aufgetragen ist, 1. coating for photovoltaic modules, characterized by a layer based on an elastomeric polyurethane, which is applied to the surface of the module,
welche Schicht für Infrarotstrahlung einen Transmissionsgrad TIR von etwa 0,5 und für Ultraviolettstrahlung einen Transmissionsgrad Tuv von etwa 1 aufweist und ferner durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist:  which layer for infrared radiation has a transmittance TIR of about 0.5 and for ultraviolet radiation a transmittance Tuv of about 1 and is further characterized by the following features:
eine Abriebfestigkeit, die dadurch definiert ist, dass nach einer Bestrah- lung von 10 cm2 der Oberfläche der Schicht über einen Zeitraum von 8 min bei einem Druck von 8 bar mit Korundkörnern mit einem Durchmesser von 200 um keine Beschädigungen der Oberfläche feststellbar sind;  an abrasion resistance which is defined by the fact that no damage to the surface is detectable after irradiation of 10 cm 2 of the surface of the layer over a period of 8 minutes at a pressure of 8 bar with corundum grains having a diameter of 200 μm;
eine Elastizität, die dadurch definiert ist, dass eine Verformung, die durch eine Schlagbelastung mit einem Gewicht von 5 kg auf eine Oberfläche der Schicht von 10 cm2 mit einer Tiefenwirkung von 80 mm bei einer Temperatur zwischen -45°C und 120°C erzeugt wird, sich selbstständig wieder in die ursprüngliche Oberflächenform zurückbildet;  an elasticity defined by deformation caused by impact load of 5 kg on a surface of the layer of 10 cm 2 with a depth effect of 80 mm at a temperature between -45 ° C and 120 ° C , independently reverts back to its original surface form;
eine Oberflächenenergie zwischen 45 und 85 N/m;  a surface energy between 45 and 85 N / m;
und eine Glasübergangstemperatur von -83° C und eine Schmelztempe- ratur bis 125° C.  and a glass transition temperature of -83 ° C and a melting temperature of up to 125 ° C.
2. Beschichtung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Transmissionsgrade TIR und Tuv bei einer Bewitterung unter Normbedingun- gen nach DIN EN ISO 1 1341 im wesentlichen konstant bleiben. 2. Coating according to claim 1, characterized in that the transmittances TIR and Tuv remain at a weathering under standard conditions according to DIN EN ISO 1 1341 substantially constant.
3. Beschichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht eine Zugfestigkeit von 41 ,4 N/mm2 aufweist. 3. Coating according to claim 1 or 2, characterized in that the layer has a tensile strength of 41.4 N / mm 2.
PCT/EP2009/008391 2009-11-25 2009-11-25 Coating for photovoltaic modules WO2011063821A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP09759683A EP2504865A1 (en) 2009-11-25 2009-11-25 Coating for photovoltaic modules
PCT/EP2009/008391 WO2011063821A1 (en) 2009-11-25 2009-11-25 Coating for photovoltaic modules

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2009/008391 WO2011063821A1 (en) 2009-11-25 2009-11-25 Coating for photovoltaic modules

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011063821A1 true WO2011063821A1 (en) 2011-06-03

Family

ID=42288828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/008391 WO2011063821A1 (en) 2009-11-25 2009-11-25 Coating for photovoltaic modules

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2504865A1 (en)
WO (1) WO2011063821A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013009309A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 Voelkner Harold E A long-lasting, high power density and flexible pv crystalline cell panel

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5637156A (en) * 1994-09-22 1997-06-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Resin Composition and an electronic device using the same
US20020148496A1 (en) * 2001-01-17 2002-10-17 Karl-Heinz Dorner Solar modules with a transparent polyurethane front side and a process for producing same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5637156A (en) * 1994-09-22 1997-06-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Resin Composition and an electronic device using the same
US20020148496A1 (en) * 2001-01-17 2002-10-17 Karl-Heinz Dorner Solar modules with a transparent polyurethane front side and a process for producing same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013009309A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-17 Voelkner Harold E A long-lasting, high power density and flexible pv crystalline cell panel

Also Published As

Publication number Publication date
EP2504865A1 (en) 2012-10-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2756526B1 (en) Polymeric materials for external applications with self-healing surface properties after scratches or abrasion damage
EP2970558A1 (en) Surface coating based on crosslinkable fluoropolymers
EP0281586B1 (en) Decorative laminated sheet and process for producing the same
DE112014004063T5 (en) Polyester polyol, polyol preparation for laminating adhesive, resin composition, curable resin composition, laminating adhesive, and back sheet for solar cells
EP2005485A2 (en) Glassless solar power module comprising at least one flexible thin-film solar cell and method for producing the same
EP2421053A2 (en) Sky-facing open air photovoltaic generator
DE112010002848T5 (en) Coating agent for a solar cell module, solar cell module and method for producing the solar cell module
DE112009004290B4 (en) Variable collective lens device and solar cell device
WO2011063821A1 (en) Coating for photovoltaic modules
DE102011003311A1 (en) Long-life optical concentrator based on a special Fresnell lens made of polymer materials for solar energy generation
WO2011091903A2 (en) Luminescent solar concentrator module having renewable active layer
DE102011101908A1 (en) Glassless solar cell laminate and process for its production (extrusion coating)
EP1651584A1 (en) Multi-layered surface protection for reinforced concrete in order to improve protection against corrosion for reinforced concrete constructions or reinforced concrete building components and method for the production thereof
EP3796397A1 (en) Photovoltaic element
DE102010025396A1 (en) Multilayered article
DE102009010990A1 (en) Solar cell module and method for its production
EP2597681A1 (en) Protective coating for photovoltaic modules and method for its manufacture
DE202011107554U1 (en) Photovoltaic power station
EP0881384A1 (en) Windturbine rotor
DE102011006321A1 (en) Photovoltaic module has thermal energy curable and transparent light-shielding layer with protective layer material, which is formed on glass substrate surface of glass substrate remote from photovoltaic cell
EP2228098B1 (en) Lying disc for a tanning device, tanning device and method for producing a lying disc
DE3042943A1 (en) Roof sheeting comprising rubber and synthetic or glass fibre fabric - has quick acting bitumen adhesive with low softening point
DE202012101113U1 (en) Sandwich seal
EP3431200A1 (en) Surface coating and method for reducing the contamination tendency of the surface of an object
DE112020005265B4 (en) Microeutectic process for increasing high temperature and high line pressure based on the strength of a PTFE membrane

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09759683

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2009759683

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE