Funktionale Gläser

Im Themenfeld „Funktionale Gläser“ untersuchen wir optisch, mechanisch und chemisch optimierte Gläser für den Einsatz in Photovoltaikmodulen. Im Mittelpunkt stehen Anti‑Reflexions‑, Anti‑Soiling‑ und chemisch gehärtete Oberflächen, deren Eigenschaften systematisch bewertet und weiterentwickelt werden. Die Gläser werden iterativ optimiert, zu Test‑ und Industriemodulen verarbeitet und hinsichtlich Energieertrag und Langzeitverhalten unter verschiedenen klimatischen Bedingungen untersucht. Die Ergebnisse liefern eine belastbare Grundlage für die Entwicklung leistungsfähiger, langlebiger und wirtschaftlicher Funktionsgläser für PV‑Anwendungen.

Beschleunigte Leistungs‑ und Beständigkeitsanalyse funktionaler Schichten

• Untersuchung von beschichteten Frontgläsern in Form von Spezialprüfkörpern oder Minisolarmodulen mittels Sonnensimulatoren mit variablen Spektren, Einfallswinkeln und Beleuchtungsdauer
  • Elektrische Charakterisierung (IEC 60904‑3)
    • Aufnahme und Analyse von I‑U‑Kennlinien
    • Bestimmung von Wirkungsgraden und weiteren elektrischen Parametern
    • Vergleich der elektrischen Performance in Abhängigkeit der Glasbeschichtung
  • Optische Performance-Bewertung (IEC 62805‑2)
    • Untersuchung des Einflusses auf die STC‑Leistung
    • Analyse der Winkelabhängigkeit der optischen Eigenschaften
    • Einsatz spektroskopischer Messverfahren zur Bewertung der Transmission und Reflexion beschichteter Frontgläser
  • Thermische Performance-Bewertung (IEC 61853‑2)
    • Untersuchung des Kühlverhaltens 
    • Bewertung von Temperaturverteilungen und ‑entwicklungen unter variablen Bestrahlungsbedingungen
• Soiling und Selbstreinigungsverhalten (VDI 3956-1)
• Langlebigkeit hinsichtlich Abrieb und Reinigung (DIN SPEC 4867, derzeit umgewandelt in DIN-ISO, IEC 62788-7-3)
• Lebensdauerstresstests (UV-Beständigkeit, TCT, DH, HF) (IEC 61215)

Abrasions- und Reinigungsmechaniktests für PV‑Glasbeschichtungen

• Bewertung des Schädigungspotenzials von Bürsten für Solarglas-Beschichtungen für vorgegebene / zu vergleichende Reinigungsparameter mit systematisch variierbaren Reinigungsparametern wie Bürste, Reinigungssuspension, Prüfstaub, Bürstengeschwindigkeit etc. (DIN SPEC 4867, working mode 2 (explorativ)).
• Bewertung der Abrasionsbeständigkeit von Solarglas-Beschichtungen unter streng definierten Reinigungsbelastungen mit rotierender real-size Bürste (DIN SPEC 4867, working mode 1)
• Linearbürsten-Abrasionstests für PV-coated-glass (z.B. IEC 62788-7-3)

Bewertung der Materialkompatibilität und Effizienz von PV‑Reinigungsmitteln

• Bewertung der Materialkompatibilität von PV-Reinigungs-Lösungen mit PV-Modulkomponenten wie ARC-Glas, Aluminiumrahmen und Silikonversiegelung (BAM guideline for corrosion testing ST/SG/AC.10/11, DIN 50905, IEC 62805-2)
• Bewertung der Reinigungseffizienz (Reinigungseffekt) von PV-Reinigungs-Lösungen im Vergleich zu industriellen Standardreinigern (Green Seal - PV cleaning Performance)

Optische und funktionale Analyse farbiger PV‑Module und Gebäudeverglasungen

• Farbwirkung und Blendungsverhalten von PV-Modulen und Gebäudeverglasungen/-verschattungen, UV-VIS-NIR Spektroskopie, großflächige photogoniometrische BRDF/BTDF-Messungen, Bestimmung strahlungsphysikalischer Größen von Verglasungen
• Druckfarbencharakterisierung hinsichtlich Leistungsverlusten PV-Modulebene (IEC 62805-2, IEC 60904-3, IEC 61215-1-2, IEC 61215-1-2)
• Beständigkeitstest der Farben, hinsichtlich UV u.a. Witterungseinflussen sowie Reinigung & Abrasion (IEC 61215, DIN SPEC 4867, DIN-ISO, IEC 62788-7-3)
• Beschleunigte Optimierung Druckdateien für individuelle Moduldesigns hinsichtlich Solarmoduleffizienz
• Herstellung von Individualdruck-PV-Modulen mit unseren Partnern im Kundenauftrag für repräsentative Zwecke (Werbung, Messen, Unternehmenspräsentationen etc.)

Praxisnachweis der optischen, soiling‑bezogenen und mechanischen Performance neu entwickelter Sol‑Gel‑Beschichtungenassadenmodule

Problemstellung: Im Projekt sollten neuartige, vom Auftraggeber entwickelte Sol-Gel-Coatings für die PV-Anwendung in kostengünstigen Schnelltests bewertet werden.

F&E-Lösung: Die Antireflexions-Performance (STC und winkelabhängig bzw. non-STC) wurde anhand von Leistungsmessungen an Minisolarmodulen mit Sol-Gel-Coated-Frontglas und unbeschichtetem Referenz-Frontglas aufgezeigt. Die Anti-Soiling-Performance der beschichteten Glasproben im Vergleich zu unbeschichteten Referenz-Glasproben in einem objektiven, anerkannten Laborprüfverfarhen mit unserer Soilingkammer wurde durch Messungen der Initialbelegung (Verschmutzungsverhalten) und der Staubbelegung nach einem Abblastest (Selbstreinigungsverhalten) nachgewiesen. Die Abrasionsbeständigkeit der beschichteten F&E-Glas-Proben mit Hilfe unserer standard-konformen Labor-Reinigungsprüfanlage mit streng definierten, reproduzierbaren Reinigungsbelastungen quantifiziert und mit herkömmlichen inARC-Solarglas-Proben verglichen.  

Materialkompatibilität und optische Stabilität von PV‑Gläsern gegenüber industriellen PV‑Reinigern

Problemstellung: PV‑Reinigungsmittel können durch chemische Wechselwirkungen mit Modulkomponenten wie antireflexbeschichtetem Solarglas, Aluminiumrahmen und Dichtmaterialien zu Degradationseffekten führen. Diese äußern sich insbesondere in einer Verschlechterung der optischen Transmission und damit verbundenen Leistungsverlusten der PV‑Module. Für industrielle Anwender besteht daher die Herausforderung, die Materialverträglichkeit und Langzeitwirkung von Reinigern zuverlässig zu bewerten.

F&E-Lösung: Im Rahmen standardnaher Materialkompatibilitäts- und Korrosionstests wurden mehrere kommerzielle PV‑Reinigungsmittel systematisch untersucht. Die Bewertung erfolgte anhand optischer Performanceanalysen an antireflexionsbeschichtetem Solarglas vor und nach Exposition. Dadurch konnten signifikante Unterschiede zwischen den getesteten Reinigern identifiziert und kritische Einflussfaktoren auf die Modulperformance quantifiziert werden.

Vergleichende Verschleißbewertung von PV‑Coatings unter Trocken‑ und Nassreinigung mit industriellen Bürstensystemen

Problemstellung: Bürstenreinigungsbelastungen sind potenziell schädlich bzw. abrasiv für PV-Glas-Beschichtungen. Hier stellte sich für einen konkreten Anwendungsfall (ohne Staubbelastung) die Frage, wie schädlich die Trockenreinigung im Vergleich zur Nassreinigung ist.

F&E-Lösung: Es wurde der Coating-Degradationsgrad für verschiedene industrielle fabrik-applizierte und im Feld applizierte (retrofits) PV-Coatings für eine Anzahl von 1000 Bürstenüberfahrten mit einer real-size PV-Modul-Bürste in der Reinigungsprüfanlage für die Trockenreinigung sowie für die Nassreinigung ermittelt. 

Optimierung digital bedruckter PV‑Gläser hinsichtlich Farbechtheit, Haftung und Effizienzverlusten

Problemstellung: Die Farbgebung von Solarmodulen geht mit verschiedenen Herausforderungen einher, wie der Minimierung farbbedingter Effizienzverluste und der Kosten sowie der Erfüllung unterschiedliche Designanforderungen wie Farbtontreue und Gestaltungsfreiheit. Insbesondere im Bereich der individualisierten farbigen Solarmodule Bedarf es noch praktikablerer Farbgebungstechnologien, deren Entwicklung wir durch die Optimierung entsprechender Prozesse sowie mittels geeigneter Bewertungs- und Effizienzprognosetools vorantreiben.

F&E-Lösung: Zur Herstellung von effizienten Individual-Design-Modulen im Projekt Color PV mittels Digitaldruck auf der Innenseite des Frontglases wurden zunächst die Digitaldruckfarben charakterisiert, die Prozessparameter für die Modul-Lamination und Farbhaftung optimiert, die Druckdateien / Farbebenen und -raster und die Druckparameter so optimiert, dass die Zieldesigns mit möglichst geringen Effizienzverlusten realisiert werden konnten.