Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP
In der Photovoltaik gewinnen neben höheren Wirkungsgraden auch ein geringerer Materialeinsatz, nachhaltige Werkstoffe sowie die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von Solarmodulen an Bedeutung. Ein großes Potenzial bieten Glas-Glas-Module, bei denen die Solarzellen zwischen zwei Glasscheiben geschützt sind. Durch den Einsatz dünnerer Scheiben (dünner als 2.2mm) können Material und Gewicht eingespart werden, gleichzeitig steigt jedoch die Herausforderung, die mechanische Stabilität sicherzustellen. Hier setzt das Projekt »SmaShGlas« des Fraunhofer-Centers für Silizium-Photovoltaik CSP in Halle (Saale) an. Untersucht wird, wie unterschiedliche Belastungen, beispielsweise durch Hagelkörner, Steine oder Werkzeuge, die Stabilität von PV-Modulen mit sehr dünnen Glasscheiben beeinflussen. Ziel ist es, Glasbruch zuverlässig vorherzusagen.
Für dünne, gehärtete Gläser und daraus hergestellten Doppelglaslaminaten fehlen bislang geeignete Bewertungsgrundlagen, mit denen sich ihr Verhalten unter realistischen Bedingungen zuverlässig beurteilen lässt. Die bestehenden Hageltests bilden nur einen Teil möglicher Belastungen ab. Dadurch ist es schwierig, verschiedene Moduldesigns miteinander zu vergleichen oder die Ursachen von Glasbrüchen eindeutig zu bestimmen. Zudem sollten möglichst auch die Montage, die Unterkonstruktion und der Aufbau des Moduls berücksichtigt werden. Für Hersteller, Planer, Betreiber und Wartungsunternehmen entstehen dadurch technische und wirtschaftliche Risiken.
»Im Projekt kombinieren wir deshalb Computersimulationen mit praktischen Versuchen. Dabei werden sowohl großflächige Belastungen auf das gesamte Modul als auch kurzzeitige, lokal begrenzte Schläge, wie bei Hagel, untersucht. Da die Montage einen wesentlichen Einfluss auf die Stabilität hat, werden Modul und Unterkonstruktion als Gesamtsystem betrachtet«, sagt Matthias Pander, Projektleiter am Fraunhofer CSP. Zusätzlich wird untersucht, wie kleinste Material- oder Oberflächenfehler zur Entstehung und Ausbreitung von Rissen und schließlich zum Glasbruch führen.
Die Simulationen werden anhand realer Belastungsversuche überprüft und weiterentwickelt. So sollen optimierte Modelle entstehen, mit denen sich die Belastungsgrenzen von PV-Modulen schneller, zuverlässiger und mit weniger aufwendigen Kontrollversuchsreihen bestimmen lassen. Auch die Ursachenanalyse bereits aufgetretener Glasbrüche kann dadurch erleichtert werden. Auf Grundlage der Ergebnisse sollen praxisnahe Prüfmethoden, Grenzwerte und Designempfehlungen für PV-Module mit Dünnglas entwickelt werden. Hersteller und Planer erhalten damit eine bessere Grundlage für sichere und vergleichbare Modulkonzepte. Durch die Resultate wird gleichzeitig die Entwicklung leichterer, zuverlässigerer und hagelresistenter PV-Module unterstützt, insbesondere für den Einsatz in Fahrzeugen oder für Installationen mit geringer Lastreserven.
Langfristig können die Erkenntnisse auch auf weitere Anwendungen mit Dünnglas übertragen werden, etwa auf Solarmodule an Gebäudefassaden oder in Fahrzeugdächern. Darüber hinaus sollen sie Perspektiven für neuartige, besonders leichte PV-Konstruktionen eröffnen. Durch geringere Bruchraten, längere Nutzungsdauern und einen reduzierten Materialeinsatz kann das Projekt dazu beitragen, Photovoltaik robuster, nachhaltiger und wirtschaftlicher zu machen.
(9. Oktober 2026)