Die EXXOSQEL GmbH und das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP haben ein Glas-Glas-Photovoltaikmodul entwickelt. Die Front- und Rückseitenscheiben des Moduls sind jeweils 1 mm dick. Dies berichtet das Fraunhofer CSP.
Zur Verstärkung des dünnen Glases setzten die Entwickler eine reaktive Beschichtung ein. Sie gleicht die geringere mechanische Festigkeit und Steifigkeit des Glases aus. Das Team sieht diese Konstruktion als Lösung für leichte Solarmodule, unter anderem für die gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV).
Die Verringerung der Glasdicke reduziert den Materialeinsatz und das Gewicht des Moduls. Dadurch könnten auch die Transport- und Montagekosten sinken. Gleichzeitig weist dünneres Glas eine geringere mechanische Festigkeit auf und biegt sich stärker durch.
Das Frontglas muss die Komponenten des Moduls bei Hagel und anderen extremen Wetterereignissen schützen. Daher müssen die Entwickler eine geringe Glasdicke mit einer ausreichenden mechanischen Widerstandsfähigkeit kombinieren.
Fraunhofer CSP und EXXOSQEL fertigten einen 300 × 200 mm großen Prototyp eines Glas-Glas-Moduls. Das Front- und Rückseitenglas ist jeweils 1 mm dick.
Im Modul kamen Standard-Einkapselungsmaterialien zum Einsatz. Außerdem verschaltete das Team Viertelzellen bifazialer M6-PERC-Solarzellen mit neun Busbars in Reihe. Jede Viertelzelle liefert eine Leistung von etwa 1,58 W.
Ein Schlüsselelement der Entwicklung war die reaktive Mehrkomponentenbeschichtung von EXXOSQEL. Sie wird direkt auf die Glasoberfläche aufgebracht.
Die Beschichtung reagiert mit Hydroxylgruppen auf der Glasoberfläche. Beim Abkühlen und Warmformen entstehen im Glas Mikrorisse. Die Beschichtung bildet kovalente Bindungen mit der Glasmatrix und überbrückt Zwischenräume in den Mikrorissen. Dadurch erhöht sich die Oberflächenfestigkeit.
Die Entwickler stimmten die optischen Eigenschaften der Beschichtung auf die Eigenschaften des Glases ab. Damit wollten sie Verluste bei der Lichttransmission und den Einfluss der Beschichtung auf den Modulwirkungsgrad minimieren.
Für die Herstellung des Prototyps passte das Team den Produktionsprozess an das ultradünne Glas an. Das Modul wurde auf einem Standardlaminator für Photovoltaikmodule hergestellt. Die Fachleute passten Temperatur, Druck und Anlagenkonfiguration an, erklärte Fraunhofer-CSP-Projektleiter Ringo Köpge.
Der Prototyp ist etwa so groß wie ein Blatt im Format DIN A4. Weitere Tests sollen zeigen, ob die Konstruktion bei Hagelschlag auch in Modulen in Originalgröße die erforderliche mechanische Widerstandsfähigkeit beibehält.
Nach Einschätzung des EXXOSQEL-Geschäftsführers Thomas C. Sauer könnte der Einsatz von dünnerem Glas das Modulgewicht um bis zu 40 % reduzieren. Hersteller könnten zudem potenziell den Energieverbrauch und die mit dem Materialeinsatz verbundenen CO₂-Emissionen senken.
Nach Angaben von Sauer könnten Hersteller das Aufbringen der Beschichtung in bestehende Prozesse der Glasherstellung oder -verarbeitung integrieren.
Im nächsten Schritt plant das Team, die Technologie auf Module in Originalgröße zu übertragen und Prüfungen zur Hagelbeständigkeit durchzuführen. Als mögliche Anwendungsbereiche nennen die Entwickler leichte Module, bedrucktes Frontglas und gebäudeintegrierte Photovoltaik.
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Foto: Fraunhofer CSP
Das Front- und Rückseitenglas des Photovoltaikmodul-Prototyps ist jeweils 1 mm dick
Deutsche Unternehmen entwickeln Photovoltaikmodul mit nur 1 mm dicken Glasscheiben
Kennzeichnung: 24413
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