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DE102008042882A1 - Photovoltaic modules containing plasticized interlayer films of high polyvinyl acetate polyvinyl acetals - Google Patents

Photovoltaic modules containing plasticized interlayer films of high polyvinyl acetate polyvinyl acetals Download PDF

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DE102008042882A1
DE102008042882A1 DE102008042882A DE102008042882A DE102008042882A1 DE 102008042882 A1 DE102008042882 A1 DE 102008042882A1 DE 102008042882 A DE102008042882 A DE 102008042882A DE 102008042882 A DE102008042882 A DE 102008042882A DE 102008042882 A1 DE102008042882 A1 DE 102008042882A1
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DE
Germany
Prior art keywords
polyvinyl
polyvinyl acetal
plasticizer
weight
pvb
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102008042882A
Other languages
German (de)
Inventor
Martin Dr. Steuer
Uwe Dr. Keller
Andreas Dipl.-Ing. Karpinski
Holger Dr. 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
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Filing date
Publication date
Application filed by Kuraray Europe GmbH filed Critical Kuraray Europe GmbH
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Priority to DE112009002457T priority patent/DE112009002457A5/en
Priority to PCT/EP2009/063392 priority patent/WO2010043641A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung von weichmacherhaltigen, auf Polyvinylacetal basierenden Folien, welche Polyvinylacetal mit einen Polyvinylacetatgehalt von mehr als 3 Gew.-% aufweisen, zur Herstellung von Photovoltaikmodulen.The invention relates to the use of plasticized polyvinyl acetal based films comprising polyvinyl acetal having a polyvinyl acetate content greater than 3% by weight for the manufacture of photovoltaic modules.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Photovoltaikmodulen unter Verwendung von weichmacherhaltigen Folien auf Basis von Polyvinylacetal mit hohem Polyvinylacetatgehalt.The The invention relates to the production of photovoltaic modules under Use of plasticized films based on polyvinyl acetal with high polyvinyl acetate content.

Stand der TechnikState of the art

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 ein Substrat wie z. B. eine transparente Platte oder eine flexible Trägerfolie z. B. durch Aufdampfen, Gasphasenabscheidung, Sputtern oder Nassabscheidung aufgebracht ist.photovoltaic modules consist of a photosensitive semiconductor layer, for protection against external influences with a transparent Cover is provided. As a photosensitive semiconductor layer monocrystalline Solar cells or polycrystalline, thin semiconductor layers be used on a support. Thin film solar modules consist of a photosensitive semiconductor layer on top of a Substrate such. As a transparent plate or a flexible carrier film z. B. by vapor deposition, vapor deposition, sputtering or wet separation is applied.

Beide Systeme werden häufig zwischen eine Glasscheibe und eine rigide, hintere Abdeckplatte z. B. aus Glas oder Kunststoffen mit Hilfe eines transparenten Klebers laminiert.Both Systems are often placed between a glass pane and a glass pane rigid, rear cover plate z. B. made of glass or plastics Help of a transparent adhesive laminated.

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.Of the transparent adhesive must be the photosensitive semiconductor layer and completely enclose their electrical connection lines, UV-stable and insensitive to moisture and after the lamination process completely free of bubbles.

Als transparente Kleber werden häufig aushärtende Gießharze oder vernetzbare, auf Ethylenvinylacetat (EVA) basierende Systeme eingesetzt, so wie beispielsweise in DE 41 22 721 C1 oder DE 41 28 766 A1 offenbart.As transparent adhesives, curing resins or crosslinkable ethylene vinyl acetate (EVA) based systems are often used, such as in DE 41 22 721 C1 or DE 41 28 766 A1 disclosed.

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.A Alternative to curing adhesive systems is the use of plasticized films based on polyvinyl acetals such as the polyvinyl butyral (PVB) known from laminated glass production. The solar cell units are made with one or more PVB films covered and these under increased pressure and elevated Temperature with the desired cover materials to a Laminate connected.

Verfahren zur Herstellung von Solarmodulen mit Hilfe von PVB-Folien sind z. B. durch DE 40 26 165 C2 , DE 42 278 60 A1 , DE 29 237 70 C2 , DE 35 38 986 C2 oder US 4,321,418 bekannt. Die Verwendung von PVB-Folien in Solarmodulen als Verbundsicherheitsverglasungen ist z. B. in DE 20 302 045 U1 , EP 1617487 A1 , und DE 35 389 86 C2 offenbart. Diese Schriften enthalten aber keine Information über die mechanischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften der verwendeten PVB-Folien.Process for the production of solar modules by means of PVB films are z. B. by DE 40 26 165 C2 . DE 42 278 60 A1 . DE 29 237 70 C2 . DE 35 38 986 C2 or US 4,321,418 known. The use of PVB films in solar modules as laminated safety glazings is z. In DE 20 302 045 U1 . EP 1617487 A1 , and DE 35 389 86 C2 disclosed. However, these documents contain no information about the mechanical, chemical and electrical properties of the PVB films used.

Die Herstellung des für Zwischenschichtfolien üblicherweise eingesetzten Polyvinylbutyrals erfolgt im industriellen Maßstab durch Verseifung von Polyvinylacetat zu Polyvinylalkohol mit einem gewünschten Restacetatgehalt und dessen nachfolgende Umsetzung mit einem Aldehyd zum entsprechenden Polyvinylacetal mit dem gewünschten Acetalisierungsgrad.The Preparation of the interlayer films usually used polyvinyl butyrals takes place on an industrial scale by saponification of polyvinyl acetate to polyvinyl alcohol with a desired residual acetate content and its subsequent implementation with an aldehyde to the corresponding polyvinyl acetal with the desired Acetalization.

Polyvinylalkohol wird aus Polyvinylacetat durch direkte Hydrolyse oder durch Alkoholyse hergestellt. Die Reaktion kann durch starke Säuren oder Basen katalysiert werden (vgl. Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Wiley, New York 1989, Vol 17 ). Im industriellen Maßstab ist die Alkoholyse von Polyvinylacetat mit Methanol unter alkalischer Katalyse unter Bildung von Methylacetat und Polyvinylalkohol bevorzugt. Überschüssiges Lösungsmittel sowie Methylacetat werden nach Erreichung des angestrebten Hydrolysegrades abdestilliert. Der Hydrolysegrad des Polyvinylalkohols kann über Verweilzeit, Katalysatorkonzentration und Temperatur eingestellt werden. Die Herstellungskosten von Polyvinylalkohol nehmen generell mit steigendem Hydrolysegrad zu, da zum einen die Ausbeute an Polyvinylakohol bezogen auf Polyvinylacetat abnimmt und zum Anderen Katalysatormenge, Verweilzeit sowie die Menge der zu destillierenden Lösungsmittel zunimmt.Polyvinyl alcohol is made from polyvinyl acetate by direct hydrolysis or by alcoholysis. The reaction can be catalyzed by strong acids or bases (cf. Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Wiley, New York 1989, Vol ). On an industrial scale, the alcoholysis of polyvinyl acetate with methanol under alkaline catalysis to form methyl acetate and polyvinyl alcohol is preferred. Excess solvent and methyl acetate are distilled off after reaching the desired degree of hydrolysis. The degree of hydrolysis of the polyvinyl alcohol can be adjusted via residence time, catalyst concentration and temperature. The production costs of polyvinyl alcohol generally increase with increasing degree of hydrolysis, since on the one hand the yield of polyvinyl alcohol based on polyvinyl acetate decreases and, on the other hand, the amount of catalyst, residence time and the amount of solvent to be distilled increases.

Je höher der Hydrolysegrad des Polyvinylalkohols, desto höher sind auch die Prozesskosten bei Herstellung eines Polyvinylacetals. Dies liegt zum einen an den mit dem Hydrolysegrad steigenden Kosten des Polyvinylalkohols selbst. Zum anderen nimmt die erforderliche Menge an Aldehyd zur Erreichung eines vorgegebenen Gehalts an OH-Gruppen (ausgedrückt als Polyvinylalkoholgehalt des Polyvinylacetals in Gewichtsprozent) mit dem Hydrolysegrad zu.ever higher the degree of hydrolysis of the polyvinyl alcohol, the higher are also the process costs of producing a polyvinyl acetal. This is partly due to the increasing costs with the degree of hydrolysis the polyvinyl alcohol itself. On the other hand, the required Amount of aldehyde to achieve a given content of OH groups (expressed as polyvinyl alcohol content of the polyvinyl acetal in weight percent) with the degree of hydrolysis.

Die im Stand der Technik beschriebenen Systeme enthalten Polyvinylacetale mit niedrigem Restacetatgehalt, d. h. die Polyvinylacetale werden aus hochverseiften Polyvinylalkoholen hergestellt. Dies ist aus den o. g. energetischen und ökonomischen Gründen ungünstig.The systems described in the prior art contain low-residue polyvinyl acetals Actual content, ie the polyvinyl acetals are made from highly saponified polyvinyl alcohols. This is unfavorable for the above energetic and economic reasons.

Es ist zudem bekannt, dass der spezifische Durchgangswiderstand von PVB-Folien mit steigendem Feuchtegehalt steil abfällt, was das Auftreten von Leckströmen in Photovoltaikmodulen stark begünstigt. Im Randbereich des Photovoltaikmoduls sind die Folien als Einkapselungsmaterial zur Umgebung offen und den Umweltbedingungen wie z. B. hohen Umgebungsfeuchten ausgesetzt. Hierdurch kann der Wassergehalt der Folien im Randbereich stark zunehmen und Werte bis zur Gleichgewichtsfeuchte (ca. 3 Gew.%) annehmen. Der erhöhte Wassergehalt im Randbereich der Folie reduziert deren elektrischen Widerstand in diesem Bereich stark. Der Wassergehalt nimmt zwar zur Folienmitte wieder ab, aber zur Vermeidung von Leckströmen können die photosensitiven Halbleiterschichten daher nicht bis in den Randbereich der Folie bzw. des Moduls verlegt werden. Dies reduziert die Flächenbelegung und damit die Stromausbeute des Moduls.It is also known that the volume resistivity of PVB films fall steeply with increasing moisture content, what the occurrence of leakage currents in photovoltaic modules strongly favored. In the edge area of the photovoltaic module the foils are open as encapsulating material to the environment and the environmental conditions such. B. exposed to high ambient humidity. As a result, the water content of the films in the edge region strong increase and assume values up to the equilibrium moisture content (about 3% by weight). Of the increased water content in the edge region of the film reduced their electrical resistance in this area strong. The water content Although it decreases to the middle of the film, but to avoid leakage can the photosensitive semiconductor layers therefore not to the edge region the film or the module are laid. This reduces the area occupation and thus the current efficiency of the module.

Klebefolien für Photovoltaikmodule müssen daher einen möglichst hohen spezifischen Durchgangswiderstand aufweisen. Hierzu beschreibt DE 102007000816.5 Klebefolien aus Polyvinylacetalen mit erhöhtem spezifischen Durchgangswiderstand und erniedrigtem Weichmachergehalt, die Glasübergangstemperaturen Tg von mehr als 20°C aufweisen.Adhesive films for photovoltaic modules must therefore have the highest possible volume resistivity. Describes this DE 102007000816.5 Adhesive films of polyvinyl acetals with increased volume resistivity and reduced plasticizer content, the glass transition temperatures Tg of more than 20 ° C.

Nachteilig an derartigen Systemen sind die erhöhten Produktkosten, da der Weichmacher in der Regel preiswerter als das Polyvinylacetal ist. Weiterhin verschlechtert sich durch die Reduktion des Weichmachergehaltes die Fließfähigkeit der Folie, wodurch Probleme bei der Laminierung der Photovoltaikmodule resultieren können.adversely in such systems, the increased product cost, since the plasticizer is usually cheaper than the polyvinyl acetal is. Furthermore, it deteriorates due to the reduction of the plasticizer content the flowability of the film, causing problems can result in the lamination of the photovoltaic modules.

Weiterhin nimmt mit steigender Glasübergangstemperatur der Klebfolien auch die Tendenz zur Versprödung bei niedrigen Umgebungstemperaturen zu. Dies führt bei niedrigen Außentemperaturen und gleichzeitiger mechanischer Belastung von Photovoltaikmodulen zu einer erhöhten Bruchgefahr der Module.Farther decreases with increasing glass transition temperature of the adhesive films also the tendency to embrittlement at low ambient temperatures to. This results in low outdoor temperatures and simultaneous mechanical loading of photovoltaic modules to an increased risk of breakage of the modules.

Aufgabetask

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, preisgünstig herzustellende weichmacherhaltige Folien auf Basis von Polyvinylacetal mit hohem spezifischen Durchgangswiderstand zur Herstellung von Photovoltaikmodulen bereit zu stellen.task Therefore, it was the object of the present invention to produce at low cost plasticized films based on polyvinyl acetal with high specific volume resistance for the production of photovoltaic modules to provide.

Es wurde gefunden, dass Polyvinylacetale mit einem hohen Polyvinylacetatgehalt diese Anforderungen erfüllen.It was found to be polyvinyl acetals having a high polyvinyl acetate content meet these requirements.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

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 das Polyvinylacetal einen Polyvinylacetatgehalt von mehr als 3 Gew.% aufweist.The present invention therefore relates to photovoltaic modules comprising a laminate
  • a) a transparent front cover
  • b) one or more photosensitive semiconductor layers
  • c) at least one plasticized, based on polyvinyl acetal film and
  • d) a rear cover
wherein the polyvinyl acetal has a polyvinyl acetate content of more than 3% by weight.

Bevorzugt weisen die erfindungsgemäß eingesetzten Folien bei einer Umgebungsfeuchte von 85% rF bei 23°C einen spezifischen Widerstand von mindestens 5E + 11 ohm·cm, bevorzugt mindestens 1E + 12 ohm·cm, bevorzugt mindestens 5E + 12 auf. Diese Werte sollten an jeder Stelle der Folie erreicht werden, insbesondere im Randbereich des Moduls.Prefers have the films used in the invention at an ambient humidity of 85% rh at 23 ° C a specific Resistance of at least 5E + 11 ohm.cm, preferably at least 1E + 12 ohm.cm, preferably at least 5E + 12 on. These Values should be achieved at each point of the film, in particular in the edge area of the module.

Die Glasübergangstemperatur Tg der erfindungsgemäß eingesetzten Folien beträgt weniger als 20°C, insbesondere bevorzugt maximal 19,5°C, besonders bevorzugt maximal 18°C, insbesondere maximal 16°C oder maximal 14°C. Als Untergrenze für die Glasübergangstemperatur Tg kann 0°C angegeben werden.The Glass transition temperature Tg of the invention used Films is less than 20 ° C, in particular preferably not more than 19.5 ° C, more preferably not more than 18 ° C, in particular maximum 16 ° C or maximum 14 ° C. When Lower limit for the glass transition temperature Tg can be specified 0 ° C.

Zur Herstellung von Polyvinylacetal wird Polyvinylalkohol mit einem für das herzustellende Polyvinylacetal entsprechenden Polyvinylacetatgehalt in Wasser gelöst und mit einem Aldehyd wie Butyraldehyd unter Zusatz eines Säurekatalysators acetalisiert. Das ausgefallene Polyvinylacetals wird abgetrennt, neutral gewaschen, ggf. in einem alkalisch eingestellten wässrigen Medium suspendiert, danach erneut neutral gewaschen und getrocknet.to Preparation of polyvinyl acetal is polyvinyl alcohol with a for the polyvinyl acetal corresponding polyvinyl acetate content dissolved in water and with an aldehyde such as butyraldehyde acetalated with the addition of an acid catalyst. The precipitated polyvinyl acetal is separated off, washed neutral, if necessary in an alkaline aqueous medium suspended, then washed neutral again and dried.

Die zur Acetalisierung eingesetzte Säure muss nach erfolgter Reaktion wieder neutralisiert werden. Wird hier ein Überschuss an Base (z. b. NaOH, KOH oder Mg(OH)2) eingesetzt, so erhöht sich der Alkalititer und es kann, wie im folgenden noch beschrieben, ganz oder teilweise auf die Zugabe einer basischen Substanz verzichtet werden.The acid used for the acetalization must be neutralized again after the reaction. If an excess of base (for example NaOH, KOH or Mg (OH) 2 ) is used here, the alkalititer increases and, as described below, the addition of a basic substance can be completely or partially omitted.

Der Polyvinylalkoholgehalt des Polyvinylacetals kann durch die Menge des bei der Acetalisierung eingesetzten Aldehyds eingestellt werden.Of the Polyvinyl alcohol content of the polyvinyl acetal may be reduced by the amount of the aldehyde used in the acetalization can be adjusted.

Es ist auch möglich, die Acetalisierung mit anderen oder mehreren Aldehyden mit 2–10 Kohlenstoffatomen (z. B. Valeraldehyd) durchzuführen.It It is also possible to acetalize with others or more Aldehydes with 2-10 carbon atoms (eg valeraldehyde) perform.

Die auf weichmacherhaltigem Polyvinylacetal basierenden Folien enthalten bevorzugt unvernetztes Polyvinylbutyral (PVB), das durch Acetalisierung von Polyvinylalkohol mit Butyraldehyd gewonnen wird.The contained on plasticized polyvinyl acetal based films preferably uncrosslinked polyvinyl butyral (PVB) obtained by acetalization is obtained from polyvinyl alcohol with butyraldehyde.

Der Einsatz von vernetzten Polyvinylacetalen, insbesondere vernetztem Polyvinylbutyral (PVB) ist ebenso möglich. Geeignete vernetzte Polyvinylacetale sind z. B. in EP 1527107 B1 und WO 2004/063231 A1 (thermische Selbstvernetzung von Carboxylgruppenhaltigen Polyvinylacetalen), EP 1606325 A1 (mit Polyaldehyden vernetzte Polyvinylacetale) und WO 03/020776 A1 (mit Glyoxylsäure vernetzte Polyvinylacetale) beschrieben. Auf die Offenbarung dieser Patentanmeldungen wird vollumfänglich Bezug genommen.The use of crosslinked polyvinyl acetals, especially crosslinked polyvinyl butyral (PVB) is also possible. Suitable crosslinked polyvinyl acetals are, for. In EP 1527107 B1 and WO 2004/063231 A1 (thermal self-crosslinking of carboxyl-containing polyvinyl acetals), EP 1606325 A1 (crosslinked with polyaldehydes polyvinyl acetals) and WO 03/020776 A1 (Crosslinked with glyoxylic polyvinyl acetals) described. The disclosure of these patent applications is fully incorporated by reference.

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 93 Mol% hydrolysiert und enthalten 1 bis 10 Gew. auf Ethylen basierende Einheiten (z. B. Typ „Exceval” der Kuraray Europe GmbH).When Polyvinyl alcohol can be used in the context of the present invention also terpolymers of hydrolyzed vinyl acetate / ethylene copolymers be used. These compounds are usually more than 93 mol% hydrolyzes and contains 1 to 10 wt. Based on ethylene Units (eg type "Exceval" of Kuraray Europe GmbH).

Als Polyvinylalkohol können im Rahmen der vorliegenden Erfindung weiterhin auch hydrolysierte Copolymere aus Vinylacetat und mindestens einem weiteren ethylenisch ungesättigten Monomer eingesetzt werden.When Polyvinyl alcohol can be used in the context of the present invention furthermore hydrolyzed copolymers of vinyl acetate and at least used another ethylenically unsaturated monomer become.

Die Polyvinylalkohole können im Rahmen der vorliegenden Erfindung rein oder als Mischung von Polyvinylalkoholen mit unterschiedlichem Polymerisationsgrad oder Hydrolysegrad eingesetzt werden.The Polyvinyl alcohols can be used in the context of the present invention pure or as a mixture of polyvinyl alcohols with different Degree of polymerization or degree of hydrolysis are used.

Polyvinylacetale enthalten neben den Acetaleinheiten noch aus Vinylacetat und Vinylalkohol resultierende Einheiten. Die erfindungsgemäß verwendeten Polyvinylacetale weisen bevorzugt einen Polyvinylalkoholanteil von weniger als 18 Gew.%, weniger als 17 Gew.%, weniger als 16 Gew.% oder 15 Gew.% und insbesondere weniger als 14 Gew.% auf. Ein Polyvinylalkoholanteil von 10 Gew.% sollte nicht unterschritten werden.polyvinyl contain in addition to the acetal units still from vinyl acetate and vinyl alcohol resulting units. The inventively used Polyvinyl acetals preferably have a polyvinyl alcohol content of less than 18% by weight, less than 17% by weight, less than 16% by weight or 15% by weight and in particular less than 14% by weight. A polyvinyl alcohol content of 10% by weight should not be undercut.

Der Polyvinylacetatgehalt des erfindungsgemäß eingesetzten Polyvinylacetals liegt bevorzugt über 5 Gew.%, besonders bevorzugt über 7 Gew.%, und insbesondere über 8 Gew.%. Als Obergrenze kann jeweils 15 Gew.% angegeben werden. Ein bevorzugter Bereich liegt zwischen 8 und 14 Gew.% Polyvinylacetatgehalt.Of the Polyvinyl acetate content of the invention used Polyvinyl acetal is preferably above 5% by weight, especially preferably above 7% by weight, and especially above 8% by weight. The upper limit can be 15% by weight in each case. A preferred range is between 8 and 14 weight percent polyvinyl acetate content.

Aus dem Polyvinylalkoholanteil und dem Restacetatgehalt kann der Acetalisierungsgrad rechnerisch ermittelt werden.Out the polyvinyl alcohol content and the residual acetate content, the degree of acetalization be determined by calculation.

Bevorzugt weisen die Folien einen Weichmachergehalt von maximal 40 Gew.%, 35 Gew.%, 32 Gew.%, 30 Gew.%, 28 Gew.%, 26 Gew.%, 24 Gew.% oder 22 Gew.% auf, wobei ein Weichmachergehalt von 15 Gew.% aus Gründen der Verarbeitbarkeit der Folie nicht unterschritten werden sollte (jeweils bezogen auf die gesamte Folienformulierung). Erfindungsgemäße Folien bzw. Photovoltaikmodule können einen oder mehrere Weichmacher enthalten.Prefers the films have a plasticizer content of at most 40% by weight, 35 wt.%, 32 wt.%, 30 wt.%, 28 wt.%, 26 wt.%, 24 wt.% Or 22% by weight, with a plasticizer content of 15% by weight for reasons the processability of the film should not be fallen below (in each case based on the entire film formulation). invention Slides or photovoltaic modules can one or more Contain softener.

Geeignete Weichmacher für die erfindungsgemäß eingesetzten Folien sind eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus den folgenden Gruppen:

  • – Ester von mehrwertigen aliphatischen oder aromatischen Säuren, z. B. Dialkyladipate wie Dihexyladipat, Dioctyladipat, Hexylcyclohexyladipat, Mischungen aus Heptyl- und Nonyladipaten, Diisononyladipat, Heptylnonyladipat sowie Ester der Adipinsäure mit cycloaliphatischen oder Etherbindungen enthaltenden Esteralkoholen, Dialkylsebazate wie Dibutylsebazat sowie Ester der Sebazinsäure mit cycloaliphatischen oder Etherbindungen enthaltenden Esteralkoholen, Estern der Phthalsäure wie Butylbenzylphthalat oder Bis-2-butoxyethylphthalat
  • – Ester oder Etter von mehrwertigen aliphatischen oder aromatischen Alkoholen oder Oligoetherglykolen mit einem oder mehreren unverzweigen oder verzweigten aliphatischen oder aromatischen Substituenten, wie z. B. Estern von Di-, Tri- oder Tetraglykolen mit linearen oder verzweigten aliphatischen oder cycloaliphatischen Carbonsäuren; Als Beispiele für letztere Gruppe können dienen Diethylenglykol-bis-(2-ethylhexanoat), Triethylenglykol-bis-(2-ethylhexanoat), Triethylenglykol-bis-(2-ethylbutanoat), Tetraethylenglykol-bis-n-heptanoat, Triethylenglykol-bis-n-heptanoat, Triethylenglykol-bis-n-hexanoat, Tetraethylenglykoldimethylether und/oder Dipropylenglykolbenzoat
  • – Phosphate mit aliphatischen oder aromatischen Esteralkoholen wie z. B. Tris(2-ethylhexyl)phosphat (TOF), Triethylphosphat, Diphenyl-2-ethylhexylphosphat, und/oder Trikresylphosphat
  • – Ester der Zitronensäure, Bernsteinsäure und/oder Fumarsäure
Suitable plasticizers for the films used according to the invention are one or more compounds selected from the following groups:
  • Esters of polyhydric aliphatic or aromatic acids, e.g. As Dialkyladipate as Dihexyladipat, Dioctyladipat, Hexylcyclohexyladipat, mixtures of heptyl and nonyl adipates, Diisononyladipat, Heptylnonyladipat and esters of adipic acid with cycloaliphatic or ether-containing ester alcohols, dialkyl sebacates such as dibutyl sebacate and esters of sebacic acid with cycloaliphatic or ether bonds containing ester alcohols, esters of phthalic acid such as butyl benzyl phthalate or bis-2-butoxyethyl phthalate
  • Esters or ethers of polyhydric aliphatic or aromatic alcohols or oligoether glycols having one or more straight-chain or branched aliphatic or aromatic substituents, such as B. esters of di-, tri- or tetraglycols with linear or branched aliphatic or cycloaliphatic carboxylic acids; As examples of the latter group may be used diethylene glycol bis (2-ethylhexanoate), triethylene glycol bis (2-ethylhexanoate), triethylene glycol bis (2-ethylbutanoate), tetraethylene glycol bis-n-heptanoate, triethylene glycol bis-n heptanoate, triethylene glycol bis-n-hexanoate, tetraethylene glycol dimethyl ether and / or dipropylene glycol zoate
  • - Phosphates with aliphatic or aromatic ester alcohols such. Tris (2-ethylhexyl) phosphate (TOF), triethyl phosphate, diphenyl 2-ethylhexyl phosphate, and / or tricresyl phosphate
  • - esters of citric acid, succinic acid and / or fumaric acid

Besonders geeignet als Weichmacher für die erfindungsgemäß eingesetzten Folien sind eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der folgende Gruppe Di-2-ethylhexylsebacat (DOS), Di-2-ethylhexyladipat (DOA), Dihexyladipat (DHA), Dibutylsebacat (DBS), Triethylenglykol-bis-n-heptanoat (3G7), Tetraethylenglykol-bis-n-heptanoat (4G7), Triethylenglykol-bis-2-ethylhexanoat (3GO bzw. 3G8) Tetraethylenglykol-bis-n-2-ethylhexanoat (4GO bzw. 4G8) Di-2-butoxyethyladipat (DBEA), Di-2-butoxyethoxyethyladipat (DBEEA) Di-2-butoxyethylsebacat (DBES), Di-2-ethylhexylphthalat (DOP), Di-isononylphthalat (DINP) Triethylenglykol-bis-isononanoat, Triethylenglykol-bis-2-propylhexanoat, Tris(2-ethylhexyl)phosphat (TOF) 1,2 Cyclohexandicarbonsäurediisononylester (DINCH) und Dipropylenglykolbenzoat.Especially suitable as a plasticizer for the invention used Slides are one or more compounds selected from the following group di-2-ethylhexyl sebacate (DOS), di-2-ethylhexyl adipate (DOA), dihexyl adipate (DHA), dibutyl sebacate (DBS), triethylene glycol bis-n-heptanoate (3G7), tetraethylene glycol bis-n-heptanoate (4G7), triethylene glycol bis-2-ethylhexanoate (3GO or 3G8) tetraethylene glycol bis-n-2-ethylhexanoate (4GO or 4G8) di-2-butoxyethyl adipate (DBEA), di-2-butoxyethoxyethyl adipate (DBEEA) Di-2-butoxyethyl sebacate (DBES), di-2-ethylhexyl phthalate (DOP), di-isononyl phthalate (DINP) triethylene glycol bis-isononanoate, triethylene glycol bis-2-propylhexanoate, Tris (2-ethylhexyl) phosphate (TOF) 1,2-diisononyl cyclohexanedicarboxylate (DINCH) and dipropylene glycol zoate.

Ganz besonders geeignet als Weichmacher für die erfindungsgemäß eingesetzten Folien sind Weichmacher, deren Polarität, ausgedrückt durch die Formel 100 × 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.All particularly suitable as a plasticizer for the invention used Films are plasticizers whose polarity is 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 and hydrogen atoms in the respective molecule.

Die nachfolgende Tabelle zeigt erfindungsgemäß einsetzbare Weichmacher und deren Polaritätswerte nach der Formel 100 × O/(C + H). Name 100 × O/(C + H) Di-2-ethylhexylsebacat (DOS) 5,3 Di-2-ethylhexyladipat (DOA) 6,3 Di-2-ethylhexylphthalat (DOP) 6,5 Triethylenglykol-bis-2-propylhexanoat 8,6 Triethylenglykol-bis-i-nonanoat 8,6 Di-2-butoxyethylsebacat (DBES) 9,4 Triethylenglykol-bis-2-ethylhexanoat (3G8) 9,4 1,2 Cyclohexandicarbonsäurediisononylester (DINCH) 5,4 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). Surname 100 × O / (C + H) Di-2-ethylhexyl sebacate (DOS) 5.3 Di-2-ethylhexyl adipate (DOA) 6.3 Di-2-ethylhexyl phthalate (DOP) 6.5 Triethylene glycol-bis-2-propylhexanoat 8.6 Triethylene glycol-bis-i-nonanoate 8.6 Di-2-butoxyethyl sebacate (DBES) 9.4 Triethylene glycol bis-2-ethylhexanoate (3G8) 9.4 1,2-Diisononyl cyclohexanedicarboxylate (DINCH) 5.4

Weiterhin kann die möglicherweise vom Wassergehalt der Folie abhängende Ionenbeweglichkeit und damit der spezifische Widerstand durch den Zusatz von SiO2, insbesondere pyrogener Kieselsäure beeinflusst werden. Bevorzugt enthalten die weichmacherhaltigen, auf Polyvinylacetal basierenden Folien 0.001 bis 15 Gew.%, bevorzugt 2 bis 5 Gew.% SiO2.Furthermore, the ion mobility which may be dependent on the water content of the film and thus the specific resistance can be influenced by the addition of SiO 2 , in particular fumed silica. The plasticizer-containing films based on polyvinyl acetal preferably contain 0.001 to 15% by weight, preferably 2 to 5% by weight, of SiO 2 .

Die Vermeidung von Säurespuren bei der Herstellung des Folienmaterials ist eine Möglichkeit, die Korrosionsneigung der erfindungsgemäß eingesetzten Folien gegenüber photosensitiven Halbleiterschichten zu verringern. Folien dieser Art werden in der Regel durch Extrusion unter erhöhten Temperaturen hergestellt, wodurch eine thermische Zersetzung des polymeren Materials bzw. des Weichmachers auftreten kann. Weiterhin kann durch eindiffundiertes Wasser eine Spaltung der Restacetatgruppen des Polyvinylalkohols auftreten, wodurch Essigsäure freigesetzt wird. In beiden Fällen resultieren Säurespuren, die die photosensitiven Halbleiterschichten angreifen können.The Avoidance of traces of acid in the production of the film material is a possibility of corrosion tendency of the invention used Reduce foils compared to photosensitive semiconductor layers. Slides of this type are usually elevated by extrusion under Temperatures produced, causing a thermal decomposition of polymeric material or the plasticizer may occur. Furthermore, can by diffused water cleavage of the residual acetate groups of the polyvinyl alcohol, thereby liberating acetic acid becomes. In both cases acid traces, which can attack the photosensitive semiconductor layers.

Bevorzugt weisen die erfindungsgemäß eingesetzten Folien daher eine gewisse Basizität, ausgedrückt als Alkali-Titer auf, der über 5 oder 10, bevorzugt über 15 und insbesondere über 20, 30 oder 40 liegen sollte. Ein maximaler Alkali-Titer von 100 sollte nicht überschritten werden.Prefers have the films used in the invention therefore a certain basicity, expressed as Alkali titers of about 5 or 10, preferably about 15 and especially over 20, 30 or 40 should be. A maximum alkali titre of 100 should not be exceeded become.

Der Alkali-Titer wird, wie im folgenden beschrieben, durch Rücktitration der Folie bestimmt und kann durch Zugabe von basischen Substanzen, wie z. B. Metallsalze von organischen Carbonsäuren mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen, insbesondere Alkali- oder Erdalkalisalze wie Magnesium- oder Kaliumacetat eingestellt werden. Die basische Verbindung wird üblicherweise in einer Konzentration von 0,005 bis 2 Gew.% insbesondere 0,05 bis 1 Gew.%, bezogen auf die gesamte Mischung eingesetzt.Of the Alkaline titer is, as described below, by back titration determined by the film and can by addition of basic substances, such as As metal salts of organic carboxylic acids with 1 to 15 carbon atoms, especially alkali or alkaline earth salts as magnesium or potassium acetate are adjusted. The basic Compound is usually in a concentration of 0.005 to 2 wt.% In particular 0.05 to 1 wt.%, Based on the entire mixture used.

Weiterhin können die erfindungsgemäßen Folien zusätzlich auch übliche Additive, wie zum Beispiel Oxidationsstabilisatoren, UV-Stabilisatoren, Farbstoffe, Pigmente sowie Antihaftmittel enthalten.Farther the films of the invention may additionally also conventional additives, such as oxidation stabilizers, UV stabilizers, dyes, pigments and anti-adhesive included.

Die prinzipielle Herstellung und Zusammensetzung von Folien auf Basis von Polyvinylacetalen ist z. B. in EP 185 863 B1 , EP 1 118 258 B1 WO 02/102591 A1 , EP 1 118 258 B1 oder EP 387 148 B1 beschrieben.The basic preparation and composition of films based on polyvinyl acetals is z. In EP 185 863 B1 . EP 1 118 258 B1 WO 02/102591 A1 . EP 1 118 258 B1 or EP 387 148 B1 described.

Die Laminierung der Photovoltaikmodule erfolgt unter Verschmelzung der Folien, so dass ein blasen- und schlierenfreier Einschluss der photosensitiven Halbleiterschicht mit den Folien erhalten wird.The Lamination of the photovoltaic modules takes place under fusion of Foils, allowing a bubble- and streak-free inclusion of the photosensitive Semiconductor layer is obtained with the films.

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 a variant of the photovoltaic modules according to the invention become the photosensitive semiconductor layers on the cover d) applied (eg by vapor deposition, vapor deposition, sputtering or wet separation) and through a film c) with the transparent Front cover a) glued.

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.In In another variant, the photosensitive semiconductor layers on the transparent front cover a) applied and through the Foil c) glued to the rear cover d).

Alternativ können die photosensitiven Halbleiterschichten zwischen zwei Folien c) eingebettet und so mit den Abdeckungen a) und d) verklebt werden.alternative For example, the photosensitive semiconductor layers may be sandwiched between two foils c) embedded and so with the covers a) and d) be glued.

Die Dicke der auf weichmacherhaltigem Polyvinylacetal basierenden Folien liegt üblicherweise bei 0.38, 0.51, 0.76, 1.14, 1.52 oder 2.28 mm.The Thickness of plasticized polyvinyl acetal based films is usually 0.38, 0.51, 0.76, 1.14, 1.52 or 2.28 mm.

Erfindungsgemäß eingesetzte Folien füllen während des Laminierprozesses die an den photosensitiven Halbleiterschichten bzw. deren elektrischen Verbindungen vorhandenen Hohlräume aus.Used according to the invention Films fill during the lamination process on the photosensitive semiconductor layers or their electrical Compounds existing cavities.

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 Verbünden bestehen, wobei 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 mindestens einer PVB-Folie) oder als Isolierverglasung mit einem Gaszwischenraum auszuführen. Selbstverständlich ist auch die Kombination dieser Maßnahmen möglich.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 made of glass, plastic or metal or their composites, wherein one of the carriers can be transparent. It is too possible, one or both covers as composite glazing (ie as a laminate of at least two glass panes and at least a PVB film) or as insulating glazing with a gas gap perform. Of course, the combination is also these measures possible.

Die in den Modulen eingesetzten photosensitiven Halbleiterschichten müssen keine besonderen Eigenschaften besitzen. Es können mono-, polykristalline oder amorphe Systeme eingesetzt werden.The used in the modules, photosensitive semiconductor layers do not need to have any special properties. It can mono-, polycrystalline or amorphous systems are used.

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 (z. B. der rückwärtigen Abdeckung) mit der photosensitiven Halbleiterschicht und der transparenten Frontabdeckung durch mindestens eine zwischen gelegte, auf weichmacherhaltigem Polyvinylacetal basierende erfindungsgemäße Folie zusammengelegt und durch diese bei erhöhter Temperatur verklebt. Alternativ kann die photosensitive Halbleiterschicht auf die transparente Frontabdeckung als Träger aufgebracht und mit der der rückwärtigen Abdeckung durch mindestens eine zwischen gelegte, auf weichmacherhaltigem Polyvinylacetal basierende erfindungsgemäße Folie verklebt sein.at Thin-film solar modules is the photosensitive semiconductor layer applied directly to a support. An encapsulation is not possible here. Therefore, the composite becomes from a carrier (eg the rear one Cover) with the photosensitive semiconductor layer and the transparent Front cover by at least one intermediate, on plasticized Polyvinyl acetal based film of the invention collapsed and through this at elevated temperature bonded. Alternatively, the photosensitive semiconductor layer may be on the transparent front cover applied as a carrier and with the rear cover by at least an intermediate, based on plasticized polyvinyl acetal Bonded inventive film.

Zur Laminierung des so erhaltenen Schichtkörpers können die dem Fachmann geläufigen Verfahren mit und ohne vorhergehende Herstellung eines Vorverbundes eingesetzt werden.to Lamination of the laminate thus obtained can the methods familiar to the person skilled in the art, with and without preceding ones Production of a pre-bond can be used.

So genannte Autoklavenprozesse werden bei einem erhöhten Druck von ca. 10 bis 15 bar und Temperaturen von 130 bis 145°C über ca. 2 Stunden durchgeführt. Vakuumsack- oder Vakuumringverfahren z. B. gemäß EP 1 235 683 B1 arbeiten bei ca. 200 mbar und 130 bis 145°CSo-called autoclave processes are carried out at an elevated pressure of about 10 to 15 bar and temperatures of 130 to 145 ° C for about 2 hours. Vacuum bag or vacuum ring method z. B. according to EP 1 235 683 B1 work at about 200 mbar and 130 to 145 ° C

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°C, insbesondere 130–160°C haben sich in der Praxis bewährt.Preferably are used to produce the photovoltaic modules according to the invention Vacuum laminators used. These consist of a heatable and evacuable chamber in which bonded glazing inside of 30-60 minutes can be laminated. decreased Pressures of 0.01 to 300 mbar and temperatures of 100 to 200 ° C, in particular 130-160 ° C have proven in practice.

Alternativ kann ein so oben beschrieben zusammengelegter Schichtkörper zwischen mindestens einem Walzenpaar bei einer Temperatur von 60 bis 150°C 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.alternative may be a laminated body thus described above between at least one roller pair at a temperature of 60 to 150 ° C to an inventive Module be pressed. Plants of this type are for the production known from laminated glazing and usually have at least a heating tunnel before or after the first press shop in plants with two pressing plants.

Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung die Verwendung von weichmacherhaltigen, auf Polyvinylacetal basierenden Folien, die in einem Umgebungsklima von 85% r. F./23°C einen spezifischen elektrischen Durchgangswiderstand von mehr als 1E12 Ohm·cm und eine Glasübergangstemperatur Tg von weniger als 20°C aufweisen, bzw. mit den genannten bevorzugten Ausführungsformen zur Herstellung von Photovoltaikmodulen.Furthermore, the invention relates to the use of plasticized polyvinyl acetal-based films, which in an ambient climate of 85% r. F./23°C a specific electrical Volume resistivity of more than 1E12 ohm · cm and a glass transition temperature Tg of less than 20 ° C, or with the said preferred embodiments for the production of photovoltaic modules.

Erfindungsgemäße Photovoltaikmodule können als Fassadenbauteil, Dachflächen, Wintergartenabdeckung, Schallschutzwand, Balkon- oder Brüstungselement oder als Bestandteil von Fensterflächen verwendet werden.invention Photovoltaic modules can be used as façade components, roof surfaces, Winter garden cover, sound insulation wall, balcony or parapet element or used as part of window surfaces.

Messmethoden:Measurement Methods:

Die Bestimmung der Glasübergangstemperatur der Folie erfolgt mittels Dynamischer Differenzkalorimetrie (DSC) gemäß DIN 53765 unter Verwendung einer Heizrate von 10 K/min im Temperaturintervall –50°C–150°C. 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.The determination of the glass transition temperature of the film is carried out by means of differential scanning calorimetry (DSC) according to DIN 53765 using a heating rate of 10 K / min in the temperature range -50 ° C-150 ° C. A first heating ramp is followed, followed by a cooling ramp followed by a second heating ramp. The position of the glass transition temperature is reflected by the second heating ramp associated measurement curve DIN 51007 determined. The DIN midpoint (Tg DIN) is defined as the intersection of a horizontal halfway up the grade with the trace. 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.

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°C mit der 2 mm Düse bei Gewichtsbelastung von 21,6 kg in gramm pro 10 minuten (g/10 min) angegeben.The determination of the flow behavior of the film takes place as a melt index (mass flow: MFR) ISO 1133 on a corresponding device, eg. B. the company Göttfert, model MI2. The MFR value is given at 100 ° C with the 2 mm nozzle at a weight load of 21.6 kg in grams per 10 minutes (g / 10 min).

Alkali-TiterAlkaline titer

3 bis 4 gr. des weichmacherhaltigen Polyvinylacetal-Films wird in 100 ml einer Mischung von Ethanol/THF (80:20) in einem Magnetrührer über Nacht gelöst. Hierzu werden 10 ml einer verdünnten Salzsäure (c = 0,01 mol/Liter) gegeben und anschließend potentiometrisch mit einer Lösung von Tetrabutylammoniumhydroxid (TBAH) in 2-Propanol (c = 0,01 mol/Liter) mit einem Titroprozessor gegen eine Leerprobe potentiometrisch titriert. Der Alkali-Titer berechnet sich wie folgt: Alkali-Titer = ml HCl pro 100 gr einer Probe = (Verbrauch TBAH Leerprobe – TBAH Probe × 100 durch Gewicht der Probe in gr.) 3 to 4 gr. Of the plasticized polyvinyl acetal film is dissolved in 100 ml of a mixture of ethanol / THF (80:20) in a magnetic stirrer overnight. To this is added 10 ml of dilute hydrochloric acid (c = 0.01 mol / liter) and then potentiometrically potentiometric with a solution of tetrabutylammonium hydroxide (TBAH) in 2-propanol (c = 0.01 mol / liter) with a Titroprocessor against a blank titrated. The alkali titre is calculated as follows: Alkali titre = ml HCl per 100 gr of a sample = (Consumption TBAH blank - TBAH sample × 100 by weight of sample in gr.)

Die Messung des spezifischen Durchgangswiderstandes der Folie erfolgt gemäß DIN IEC 60093 bei definierter Temperatur und Umgebungsfeuchte (23°C und 85% rLF) nachdem die Folie wenigstens 24 h 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 5 kV von der Firma Amprobe verwendet. Die Prüfspannung betrug 2,5 kV, 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.The measurement of the volume resistivity of the film is carried out according to DIN IEC 60093 at a defined temperature and ambient humidity (23 ° C and 85% RH) after the film has been conditioned for at least 24 hours under these conditions. To carry out the measurement, a plate electrode type 302 132 from Fetronic GmbH and an ohmmeter ISO-Digi 5 kV from Amprobe were used. The test voltage was 2.5 kV, the waiting time after application of the test voltage up to the data acquisition 60 sec. In order to ensure sufficient contact between the flat plates of the measuring electrode and the foil, its surface roughness R z should be measured after measurement DIN EN ISO 4287 not greater than 10 microns, ie, if necessary, the original surface of the PVB film must be smoothed by thermal transfer before the resistance measurement.

Der Polyvinylalkohol- und Polyvinylalkoholacetatgehalt der Polyvinylacetale wurde gemäß ASTM D 1396-92 bestimmt. Die Analyse des Metallionengehaltes erfolgte durch Atomabsorptionsspekroskopie (AAS).The polyvinyl alcohol and polyvinyl alcohol acetate content of the polyvinyl acetals was determined according to ASTM D 1396-92 certainly. The analysis of the metal ion content was carried out by atomic absorption spectroscopy (AAS).

Der Wasser- bzw. Feuchtegehalt der Folien wird mit der Karl-Fischer-Methode bestimmt. Zur Simulation des Auffeuchteverhaltens unter humiden Bedingungen wird die Folie zuvor 24 h bei 23°C 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.Of the Water or moisture content of the films is determined by the Karl Fischer method certainly. To simulate the wetting behavior under humid Conditions, the film is previously 24 h at 23 ° C and 85% rf stored. The method can be applied both to the unlaminated film as well as on a laminated photovoltaic module in dependence from the distance to the edge of the film.

Beispiele:Examples:

Herstellung von Polyvinylacetalen mit unterschiedlichem RestacetatgehaltProduction of polyvinyl acetals with different residual acetate content

PVB1:pVB1:

100 Gewichtsteile des Polyvinylalkohols Mowiol 28-99 (Handelsprodukt von Kuraray Europe GmbH) wurden in 1075 Gewichtsteilen Wasser unter Erwärmen auf 90°C gelöst. Es wurden bei einer Temperatur von 40°C 56,8 Gewichtsteile n-Butyraldehyd und bei einer Temperatur von 12°C unter Rühren 75 Gewichtsteile 20%ige Salzsäure zugegeben. Die Mischung wurde nach Ausfallen des Polyvinylbutyrals (PVB) auf 69°C erwärmt und bei dieser Temperatur für 2 Stunden gerührt. Das PVB wurde nach Abkühlen auf Raumtemperatur abgetrennt, mit Wasser neutral gewaschen und getrocknet. Es wurde ein PVB mit einem Polyvinylakoholgehalt von 20,2 Gew.% und einem Polyvinylacetatgehalt von 1,3 Gew.% erhalten.100 parts by weight of the polyvinyl alcohol Mowiol 28-99 (commercial product of Kuraray Europe GmbH) were dissolved in 1075 parts by weight of water with heating to 90 ° C. There were at a temperature of 40 ° C 56.8 parts by weight of n-butyraldehyde and at a temperature of 12 ° C with stirring 75 parts by weight 20% hydrochloric acid added. The mixture was heated to 69 ° C after precipitation of the polyvinyl butyral (PVB) and stirred at this temperature for 2 hours. The PVB was separated after cooling to room temperature, washed neutral with water and dried. A PVB having a polyvinyl alcohol content of 20.2% by weight and a polyvinyl acetate content of 1.3% by weight was obtained.

PVB 2:PVB 2:

Die PVB-Herstellung erfolgte gemäß PVB 1, wobei 59,8 Gewichtsteile n-Butyraldehyd eingesetzt wurden. Es wurde ein PVB mit einem Polyvinylakoholgehalt von 18,2 Gew.% und einem Polyvinylacetatgehalt von 1,7 Gew.% erhalten.The PVB production was carried out according to PVB 1, with 59.8 Parts by weight of n-butyraldehyde were used. It became a PVB with a Polyvinylakoholgehalt of 18.2 wt.% And a polyvinyl acetate content of 1.7% by weight.

PVB 3:PVB 3:

Die PVB-Herstellung erfolgte gemäß PVB 1, wobei 63,2 Gewichtsteile n-Butyraldehyd eingesetzt wurden. Es wurde ein PVB mit einem Polyvinylakoholgehalt von 16 Gew.% und einem Polyvinylacetatgehalt von 1,7 Gew.% erhalten.The PVB production was carried out according to PVB 1, with 63.2 Parts by weight of n-butyraldehyde were used. It became a PVB with a Polyvinylakoholgehalt of 16 wt.% And a polyvinyl acetate content of 1.7% by weight.

PVB 4:PVB 4:

Die PVB-Herstellung erfolgte gemäß PVB 1, wobei 100 Gewichtsteile des Polyvinylalkohols Mowiol 30-92 (Handelsprodukt von Kuraray Europe GmbH) und 52,3 Gewichtsteile n-Butyraldehyd eingesetzt wurden. Es wurde ein PVB mit einem Polyvinylakoholgehalt von 16,7 Gew.% und einem Polyvinylacetatgehalt von 9,2 Gew.% erhalten.The PVB production was carried out according to PVB 1, with 100 Parts by weight of the polyvinyl alcohol Mowiol 30-92 (commercial product by Kuraray Europe GmbH) and 52.3 parts by weight of n-butyraldehyde used were. It became a PVB with a Polyvinylakoholgehalt of 16.7 % By weight and a polyvinyl acetate content of 9.2% by weight.

PVB 5:PVB 5:

Die PVB-Herstellung erfolgte gemäß PVB 4, wobei 56 Gewichtsteile n-Butyraldehyd eingesetzt wurden. Es wurde ein PVB mit einem Polyvinylakoholgehalt von 14,8 Gew.% und einem Polyvinylacetatgehalt von 9 Gew.% erhalten.The PVB production was carried out according to PVB 4, with 56 Parts by weight of n-butyraldehyde were used. It became a PVB with a Polyvinylakoholgehalt of 14.8 wt.% And a polyvinyl acetate content of 9% by weight.

PVB 6:PVB 6:

Die PVB-Herstellung erfolgte gemäß PVB 4, wobei 60,3 Gewichtsteile n-Butyraldehyd eingesetzt wurden. Es wurde ein PVB mit einem Polyvinylakoholgehalt von 13,1 Gew.% und einem Polyvinylacetatgehalt von 9,2 Gew.% erhalten.The PVB production was carried out according to PVB 4, with 60.3 Parts by weight of n-butyraldehyde were used. It became a PVB with a Polyvinylakoholgehalt of 13.1 wt.% And a polyvinyl acetate content of 9.2% by weight.

PVB 7:PVB 7:

Die PVB-Herstellung erfolgte gemäß PVB 4, wobei 66 Gewichtsteile n-Butyraldehyd eingesetzt wurden. Es wurde ein PVB mit einem Polyvinylakoholgehalt von 12 Gew.% und einem Polyvinylacetatgehalt von 9,1 Gew.% erhalten.The PVB production was carried out according to PVB 4, with 66 Parts by weight of n-butyraldehyde were used. It became a PVB with a Polyvinylakoholgehalt of 12 wt.% And a polyvinyl acetate content of 9.1% by weight.

PVB 8:PVB 8:

Die PVB-Herstellung erfolgte gemäß PVB 1, wobei 100 Gewichtsteile des Polyvinylalkohols Mowiol 26-88 (Handelsprodukt von Kuraray Europe GmbH) und 60 Gewichtsteile n-Butyraldehyd eingesetzt wurden. Es wurde ein PVB mit einem Polyvinylakoholgehalt von 11,9 Gew.% und einem Polyvinylacetatgehalt von 12,7 Gew.% erhalten.The PVB production was carried out according to PVB 1, with 100 Parts by weight of the polyvinyl alcohol Mowiol 26-88 (commercial product by Kuraray Europe GmbH) and 60 parts by weight of n-butyraldehyde used were. It became a PVB with a Polyvinylakoholgehalt of 11.9 % By weight and a polyvinyl acetate content of 12.7% by weight.

PVB 9:PVB 9:

Die PVB-Herstellung erfolgte gemäß PVB 8, wobei 66 Gewichtsteile n-Butyraldehyd eingesetzt wurden. Es wurde ein PVB mit einem Polyvinylakoholgehalt von 10,7 Gew.% und einem Polyvinylacetatgehalt von 13,2 Gew.% erhalten.The PVB production was carried out according to PVB 8, with 66 Parts by weight of n-butyraldehyde were used. It became a PVB with a Polyvinylakoholgehalt of 10.7 wt.% And a polyvinyl acetate content of 13.2% by weight.

In Tabelle 1 sind die chemischen Zusammensetzungen der o. g. Polyvinylbutyrale sowie der eingesetzten Polyvinylalkohole aufgeführt. Tabelle 1 PVB Polyvinylalkoholgehalt PVB [Gew.%] Polyvinylacetatgehalt PVB [Gew.%] Acetalisierungsgrad (= Butyralgehalt) [Gew.%] Polyvinylalkoholgehalt PVB [Mol%] Polyvinylacetatgehalt PVB [Mol%] Acetalisierungsgrad (= Butyralgehalt) [Mol%] 1 20,2 1,3 78,5 29,1 1 70 2 18,2 1,7 80,1 26,5 1,3 72,2 3 16 1,7 82,3 23,6 1,3 85,1 4 16,7 9,2 84,1 24,8 7 68,2 5 14,8 9 76,2 22,2 6,9 70,9 6 13,1 9,2 77,7 19,9 7,1 73 7 12 9,1 78,9 18,3 7,1 74,6 8 11,9 12,7 75,4 18,3 10 71,7 9 10,7 13,2 76,1 16,6 10,5 73 Table 1 lists the chemical compositions of the abovementioned polyvinyl butyrals and of the polyvinyl alcohols used. Table 1 PVB Polyvinyl alcohol content PVB [wt.%] Polyvinyl acetate content PVB [wt.%] Degree of acetalization (= butyral content) [% by weight] Polyvinyl alcohol content PVB [mol%] Polyvinyl acetate content PVB [mol%] Degree of acetalization (= butyral content) [mol%] 1 20.2 1.3 78.5 29.1 1 70 2 18.2 1.7 80.1 26.5 1.3 72.2 3 16 1.7 82.3 23.6 1.3 85.1 4 16.7 9.2 84.1 24.8 7 68.2 5 14.8 9 76.2 22.2 6.9 70.9 6 13.1 9.2 77.7 19.9 7.1 73 7 12 9.1 78.9 18.3 7.1 74.6 8th 11.9 12.7 75.4 18.3 10 71.7 9 10.7 13.2 76.1 16.6 10.5 73

Aus Tabelle 2 sind die ökonomischen Vorteile erkennbar, die beim Einsatz eines Polyvinylalkohols mit erniedrigtem Hydrolysegrad resultieren (höhere Ausbeute bezogen auf Polyvinylacetat, reduzierte Aldehydmenge zur Erzielung eines vergleichbaren Gehalts an OH-Gruppen des Polyvinylacetals). Tabelle 2 PVB Eingesetzter Polyvinylalkohol (PVA) Hydrolysegrad PVA [mol%] Ausbeute PVA, bezogen auf 100 Teile Polyvinylacetat [%] Butyraldehyd [Gewichtsteile pro 100 GT PVA] Polyvinylalkoholgehalt PVB [w%] 1 Mowiol 28-99 99,2 51,5 56,8 20,2 2 Mowiol 28-99 99,2 51,5 59,8 18,2 3 Mowiol 28-99 99,2 51,5 63,2 16 4 Mowiol 30-92 93,1 54,5 52,3 16,7 5 Mowiol 30-92 93,1 54,5 56 14,8 6 Mowiol 30-92 93,1 54,5 60,3 13,1 7 Mowiol 30-92 93,1 54,5 66 12 8 Mowiol 26-88 87,8 57,1 60 11,9 9 Mowiol 26-88 87,8 57,1 66 10,7 Table 2 shows the economic advantages that result from the use of a polyvinyl alcohol with a reduced degree of hydrolysis (higher yield based on polyvinyl acetate, reduced amount of aldehyde to achieve a comparable OH group content of the polyvinyl acetal). Table 2 PVB Used polyvinyl alcohol (PVA) Hydrolysis degree PVA [mol%] Yield of PVA based on 100 parts of polyvinyl acetate [%] Butyraldehyde [parts by weight per 100 pb PVA] Polyvinyl alcohol content PVB [w%] 1 Mowiol 28-99 99.2 51.5 56.8 20.2 2 Mowiol 28-99 99.2 51.5 59.8 18.2 3 Mowiol 28-99 99.2 51.5 63.2 16 4 Mowiol 30-92 93.1 54.5 52.3 16.7 5 Mowiol 30-92 93.1 54.5 56 14.8 6 Mowiol 30-92 93.1 54.5 60.3 13.1 7 Mowiol 30-92 93.1 54.5 66 12 8th Mowiol 26-88 87.8 57.1 60 11.9 9 Mowiol 26-88 87.8 57.1 66 10.7

Herstellung von weichmacherhaltigen Folien auf Basis von PolyvinylacetalProduction of plasticizer-containing Films based on polyvinyl acetal

Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1

290 g PVB 1, 100 g Weichmacher 3G8 und 10 g Weichmacher DBEA wurden in einem Labormischer (Hersteller: Grabender, Modell 826801) gemischt. Die erhaltene Mischung wurde zu Flachfolie mit einer Dicke von 0,8 mm extrudiert. Die Extrusion erfolgte auf einem Doppelschneckenextruder mit gegenlaufenden Schnecken (Hersteller: Haake, System Rhecord 90), ausgerüstet mit Schmelzepumpe und Breitschlitzdüse. Die Zylindertemperatur des Extruders betrug 220°C, die Düsentemperatur betrug 150°C.290 g PVB 1, 100g plasticizer 3G8 and 10g softener DBEA in a laboratory mixer (manufacturer: Brabender, Model 826801) mixed. The resulting mixture became a flat film having a thickness of 0.8 mm extruded. The extrusion took place on a twin-screw extruder with counter-rotating screws (manufacturer: Haake, System Rhecord 90), equipped with melt pump and slot die. The cylinder temperature of the extruder was 220 ° C, the Nozzle temperature was 150 ° C.

Vergleichsbeispiele 2–4Comparative Examples 2-4

Bei der Extrusion wurden jeweils 304 g PVB 1 bzw. 2 und 3 und 96 g Weichmacher DOA eingesetzt. Das sonstige Vorgehen erfolgte gemäß Vergleichsbeispiel 1.at 304 g of PVB 1 or 2 and 3 and 96 g of plasticizer were used for the extrusion DOA used. The other procedure was carried out according to the comparative example 1.

Beispiele 1–6Examples 1-6

Bei der Extrusion wurden jeweils 304 g PVB 4 bzw. 5, 6, 7, 8 und 9 und 96 g Weichmacher DOA eingesetzt. Das sonstige Vorgehen erfolgte gemäß Vergleichsbeispiel 1.at 304 g of PVB 4 or 5, 6, 7, 8 and 9 and 96 g of plasticizer DOA used. The other procedure took place according to Comparative Example 1.

Es wurden Folien der in Tabelle 3 aufgeführten Zusammensetzung hergestellt und auf ihre Glasübergangstemperatur Tg, den Wassergehalt und den spezifischen Durchgangswiderstand untersucht.It were films of the composition listed in Table 3 prepared and their glass transition temperature Tg, the Water content and the volume resistivity studied.

Es bedeuten

DBEEA:
Di-2-butoxyethoxyethyladipat
3G8:
Triethylenglykol-bis-2-ethylhexanoat
DOA:
Di-2-ethylhexyladipat
It means
DBEEA:
Di-2-butoxyethoxyethyladipat
3G8:
Triethylene glycol-bis-2-ethylhexanoate
DOA:
Di-2-ethylhexyl

Es zeigt sich, dass Folien aus dem Standard-PVB 1 mit mittlerem Weichmacheranteil (VB1) einen für Photovoltaikanwendungen zu niedrigen Durchgangswiderstand aufweisen. Folien aus PVB aus vollverseiftem PVOH mit erniedrigtem Weichmacheranteil weisen bis zu einem PVOH-Gehalt von mindestens 16 Gew.% zwar einen hohen Durchgangswiderstand aber auch eine hohe Glasübergangstemperatur Tg von über 20°C auf (VB2–4).It shows that films from the standard PVB 1 with medium plasticizer content (VB1) one for photovoltaic applications too low volume resistance exhibit. PVB films of fully hydrolyzed PVOH with reduced Plasticizer content up to a PVOH content of at least 16 wt.% Although a high volume resistance but also a high Glass transition temperature Tg of over 20 ° C on (VB2-4).

Die Verringerung des PVOH-Gehaltes bewirkt bei PVB aus teilverseiften Polyvinylalkoholen eine deutliche Absenkung der Glasübergangstemperatur unter 20°C bei ausreichend hohem spezifischen Durchgangswiderstand (Beispiele 1 u. folgende).The Reduction of the PVOH content causes partially hydrolyzed PVB Polyvinyl alcohols a significant reduction in the glass transition temperature below 20 ° C with sufficiently high volume resistivity (Examples 1 and following).

Bsp. 1 und folgende zeigen, dass durch die erfindungsgemäß eingesetzten Folien unter Verwendung von preisgünstig herstellbarem PVB eine Kombination von hohem spezifischen Durchgangswiederstand und niedriger Glasübergangstemperatur erreicht werden kann. Folien dieser Art sind für Photovoltaikanwendungen besonders geeignet.Ex. 1 and following show that by the inventively used Films using inexpensively manufacturable PVB a combination of high specific resistance and low glass transition temperature can be achieved. Films of this type are particularly suitable for photovoltaic applications suitable.

Figure 00220001
Figure 00220001

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Claims (10)

Photovoltaikmodul, umfassend ein Laminat aus a) einer transparenten Frontabdeckung b) einer oder mehreren photosensitiven Halbleiterschichten c) mindestens einer weichmacherhaltigen, auf Polyvinylacetal basierenden Folie und d) einer rückwärtigen Abdeckung dadurch gekennzeichnet, dass das Polyvinylacetal einen Polyvinylacetatgehalt von mehr als 3 Gew.% aufweist.Photovoltaic module, 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 rear cover characterized in that the polyvinyl acetal has a polyvinyl acetate content of more than 3 wt.% , Photovoltaikmodul nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die weichmacherhaltigen, auf Polyvinylacetal basierenden Folien c) einen Weichmachergehalt von maximal 40 Gew.% aufweisen.Photovoltaic module according to claim 1, characterized that the plasticizer-containing, based on polyvinyl acetal films c) have a plasticizer content of not more than 40% by weight. Photovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Folie c) eine Glasübergangstemperatur Tg von weniger als 20°C aufweist.Photovoltaic module according to one of the claims 1 to 2, characterized in that the film c) has a glass transition temperature Tg of less than 20 ° C has. Photovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Polyvinylacetal einen Polyvinylalkoholanteil von weniger als 18 Gew.% aufweist.Photovoltaic module according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the polyvinyl acetal a Polyvinylalkoholanteil of less than 18% by weight. Photovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass als Weichmacher eine oder mehrere Verbindungen eingesetzt werden, deren Polarität, ausgedrückt durch die Formel 100 × 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.Photovoltaic module according to one of the claims 1 to 4, characterized in that as plasticizer one or more Connections are used 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 and hydrogen atoms in the respective molecule. Photovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die weichmacherhaltigen auf Polyvinylacetal basierenden Folien c) ein Metallsalz einer Carbonsäure mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen als basische Verbindung enthalten.Photovoltaic module according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the plasticizer-containing on Polyvinyl acetal-based films c) a metal salt of a carboxylic acid containing 1 to 15 carbon atoms as the basic compound. Photovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die weichmacherhaltige, auf Polyvinylacetal basierende Folie 0.001 bis 5 Gew.% SiO2 enthält.Photovoltaic module according to one of claims 1 to 6, characterized in that the plasticizer-containing polyvinyl acetal-based film contains 0.001 to 5 wt.% SiO 2 . Photovoltaikmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere photosensitive Halbleiterschichten b) auf eine transparente Frontabdeckung a) oder eine rückwärtige Abdeckung d) aufgebracht werden und durch mindestens eine weichmacherhaltige, auf Polyvinylacetal basierende Folie c) miteinander verklebt sind.Photovoltaic module according to one of the claims 1 to 7, characterized in that one or more photosensitive Semiconductor layers b) on a transparent front cover a) or a rear cover d) are applied and by at least one plasticizer-containing, on polyvinyl acetal based film c) are glued together. Verwendung von weichmacherhaltigen, auf Polyvinylacetal basierenden Folien, die das Polyvinylacetal einen Polyvinylacetatgehalt von mehr als 3 Gew.% aufweisen zur Herstellung von Photovoltaikmodulen.Use of plasticizer-containing, on polyvinyl acetal based films containing the polyvinyl acetal a polyvinyl acetate content of more than 3% by weight for the production of photovoltaic modules. Verwendung von Photovoltaikmodulen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 als Fassadenbauteil, Dachflächen, Wintergartenabdeckung, Schallschutzwand, Balkon- oder Brüstungselement oder als Bestandteil von Fensterflächen.Use of photovoltaic modules according to a of claims 1 to 8 as a facade component, roof surfaces, Winter garden cover, sound insulation wall, balcony or parapet element or as part of window surfaces.
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Also Published As

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WO2010043641A1 (en) 2010-04-22

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