- Die selbstheilende Beschichtung kann kleine Risse im Solar-Glas reparieren und die Festigkeit um das Siebenfache erhöhen.
- Die Beschichtung kann das Gewicht des Solar-Glases um bis zu 40 % reduzieren.
- Das Team arbeitet daran, die Beschichtung auf vollformatige Solarmodule anzuwenden.
- Die neue Technologie hat das Potenzial, den Material- und Energiebedarf für die Herstellung von Solarmodulen zu verringern.
Deutsche Forscher haben kürzlich eine spezielle selbstheilende Beschichtung vorgestellt, die in der Lage ist, kleine Risse im Solar-Glas zu reparieren, das Gewicht um bis zu 40 % zu reduzieren und die Festigkeit auf das Siebenfache zu erhöhen. Diese Technologie wurde von der Solarfirma EXXERGY mit Sitz in Gräfelfing und ihrer Tochtergesellschaft EXXOSQEL entwickelt. Um dieses Ergebnis zu erzielen, arbeitete das Unternehmen mit dem Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg zusammen. Diese Innovation könnte auch das Gewicht von Solarmodulen um 30 % reduzieren. Laut dem Bericht des Teams haben Laborversuche ermutigende Ergebnisse gezeigt.
Die Beschichtung erhöhte die Festigkeit von Glasproben mit einer Dicke von 0,08 Zoll (2 mm) um das Vierfache. Gleichzeitig wurde die Festigkeit von Proben mit einer Dicke von 0,04 Zoll (1 mm) im Vergleich zu unbehandeltem, nicht verstärktem Glas um das Siebenfache erhöht. Das Team arbeitet derzeit daran, die Beschichtung für vollformatige Solarmodule anzupassen.
Erhöhung der Beschichtungsfestigkeit und Anwendung
Der Geschäftsführer von EXXOSQEL, Thomas Sauer, erklärte: „Der Prozess von Laborproben zu großen Solarmodulen erfordert umfangreiche Fachkenntnisse in der Materialsynthetisierung, Anwendungstechnik und Modulherstellung.“ Glas ist ein Schlüsselbestandteil von Solarmodulen, da es die Solarzellen und andere elektrische Komponenten vor Witterungseinflüssen schützt und das Durchlassen von Sonnenlicht ermöglicht. Das Gewicht des Glases macht mehr als 80 % des Gesamtgewichts eines Solarmoduls aus. Das Gewicht herkömmlicher Solarmodule liegt normalerweise zwischen 2,3 und 2,7 Pfund pro Quadratfuß (11 bis 13 kg pro Quadratmeter).
Schwerere Designs können jedoch bis zu 3,3 Pfund pro Quadratfuß (16 kg pro Quadratmeter) erreichen. Die Verwendung von dünnerem Glas könnte das Gewicht von Solarmodulen reduzieren, erhöht jedoch gleichzeitig das Risiko von Beschädigungen. Hersteller verstärken Glas normalerweise durch Wärmebehandlung, was die Ausbreitung von Rissen erschwert. Wenn jedoch die Glasdicke auf 0,08 Zoll (2 mm) oder weniger sinkt, wird die herkömmliche Wärmebehandlung schwierig.
Das neue Beschichtungsmaterial des deutschen Teams löst dieses Problem, indem es chemische Bindungen innerhalb der Risse bildet. Laut EXXOSQEL bildet das Material eine dreidimensionale (3D) Verbundstruktur, die auf molekularer Ebene kovalente Brücken schafft. Sauer fügte hinzu: „Konkret erstellen wir aus mehreren Komponenten ein dreidimensional vernetztes Kompositmaterial, dessen Matrix nach der Anwendung der Beschichtung in den Mikrorissen kovalente Brücken bildet.“ Diese chemischen Bindungen erhöhen die Energie, die erforderlich ist, um das Glas zu brechen, wodurch dünnere Glasscheiben robuster werden. EXXOSQEL erwartet, dass eine Gewichtsreduktion des Glases um 40 % das Gesamtgewicht bestimmter Solarmodule um 30 % reduzieren kann.
Produktion und Technologiereife
Das Team hat jetzt das Ziel, die Beschichtung für die Massenproduktion geeignet zu machen. Das Fraunhofer ISC hilft dabei, die Beschichtung in Chargen von bis zu 100 Litern (26,4 Gallonen) zu produzieren. Das Institut arbeitet auch daran, den Beschichtungsprozess zu automatisieren, damit Hersteller ihn in bestehende Produktionslinien integrieren können. Gleichzeitig arbeitet EXXERGY mit dem Fraunhofer-Zentrum für Solare Energieerzeugung CSP zusammen, um die Beschichtung auf größeren Glasplatten und Solarmodulen zu testen. Laut EXXOSQEL ist diese Entwicklung nahe am Technologiereifegrad 6 (TRL 6), was bedeutet, dass ein Modell oder Prototyp in einer relevanten Umgebung demonstriert wurde.
Sauer erklärte die Bedeutung dieses Fortschritts: „Das bedeutet, dass wir bereits erfolgreich einen ersten Prototyp unter annähernd realen Anwendungsbedingungen produziert haben und nun Drucktests durchführen.“ Ihr nächstes Ziel ist es, den Technologiereifegrad 7 zu erreichen. Diese Kategorie umfasst die Demonstration der Technologie in einer realen Betriebsumgebung. Wenn dies erfolgreich ist, könnte diese Beschichtung den Material- und Energiebedarf für die Herstellung von Solarmodulen reduzieren.
EXXOSQEL wird 2026 auf der Glasstec in Düsseldorf eine Demonstration dieser Technologie präsentieren. Die Veranstaltung ist die weltweit führende internationale Fachmesse der Glasindustrie und findet vom 20. bis 23. Oktober statt.
Artikel Spezifikationen Glasdicke 0,08 Zoll (2 mm) Festigkeitssteigerung Vierfach Gewichtsreduktion 40%
Die Auswirkungen der neuen Beschichtungstechnologie auf die Solarindustrie
Die Entwicklung dieser neuen Technologie hat erhebliche Bedeutung für die Solarindustrie. Die selbstheilende Beschichtung kann nicht nur die Festigkeit des Glases erhöhen, sondern auch das Gewicht erheblich reduzieren, was entscheidend für die Effizienz von Solarmodulen und die Senkung der Transportkosten ist. Mit dem wachsenden Umweltbewusstsein entspricht die Reduzierung des Material- und Energieverbrauchs im Herstellungsprozess auch den Anforderungen an nachhaltige Entwicklung. Wenn diese Technologie erfolgreich in die Massenproduktion integriert werden kann, könnte sie die Marktansprüche an das Design und die Herstellung von Solarmodulen verändern und die Branche zu weiteren Innovationen anregen.