Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Innovative Solarmodulkonzepte

02.09.2003

Die Solarstromwirtschaft boomt: Weltweit werden jährlich Solarmodule mit einer Fläche von etwa vier Millionen Quadratmeter neu installiert. In Europa dürfte der sonnenreiche Sommer dieser Entwicklung noch einen zusätzlichen Schub verleihen. Allein die deutsche Solarindustrie erwartet für dieses Jahr ein Umsatzwachstum von 25 Prozent. Einzig die hohen Kosten für die Produktion von Solarmodulen stehen einer noch schnelleren Verbreitung der Technologie entgegen. Rund 30 Prozent des Verkaufspreises für Solarmodule entfallen zurzeit auf die Verkapselung der Solarzellen - ein Tribut an die hohen Anforderungen, die insbesondere an deren Haltbarkeit gestellt werden: Nach zehn Jahren müssen sie noch 90 Prozent der ursprünglichen Leistung liefern, nach 25 Jahren immerhin noch 80 Prozent, damit sich die Investition für den Käufer amortisiert.

Gefragt sind deshalb Solarmodulkonzepte, die zu einer Vereinfachung und Beschleunigung des Montageprozesses führen. Eine wichtige Rolle spielt dabei der Ersatz bisher verwendeter Materialien durch Kunststoffe. Bayer Polymers, ein Unternehmensbereich der Bayer AG, hat mit umfangreichem Know-how und einem breit gefächerten Programm an polymeren Werkstoffen verschiedene innovative Konzepte entwickelt. Damit hergestellte Testmodule haben die in internationalen Normen (IEC 61215, Ispra Test) beschriebenen Stabilitätstests wie UV-Bewitterung, Feuchtwärmetest und extreme Temperaturwechsel bei Bayer Polymers bereits bestanden. Zurzeit werden sie in größerem Maßstab bei Kunden geprüft.

Solarzellen sicher verpackt - mit Polyurethan Etwa die Hälfte aller zurzeit hergestellten Solarmodule wird zur Stabilisierung mit einem Aluminiumrahmen ausgestattet. Die Montage ist zeitaufwändig und teuer, ebenso wie die Gewinnung des Metalls und seine Verarbeitung. "Unsere langjährigen guten Erfahrungen mit dem Polyurethan Bayflex® MP zur Ummantelung von Autoscheiben brachten uns auf die Idee, diesen witterungsstabilen Kunststoff auch für die Umrahmung der Solarmodule einzusetzen", erläutert dazu Dr. Gunther Stollwerck, der das Solartechnik-Projekt bei Bayer Polymers leitet.

Das Polyurethan-Elastomer eignet sich wegen seiner guten Fließfähigkeit bei geringen Verarbeitungsdrücken ideal für diese Anwendung. Der Herstellprozess ist denkbar einfach: Zuerst werden auf die äußere Scheibe die Solarzellen-Strings mit einer Schmelzklebefolie auflaminiert. Danach wird das Laminat auf der Rückseite und am Rand nach dem RIM-Verfahren mit dem Polyurethan-Schaum in einem Schuss umspritzt. Dadurch ist ein dauerhafter Schutz der empfindlichen Solarzellen gegen Feuchtigkeit und Schmutz gewährleistet, auf die üblicherweise eingesetzte Tedlarfolie kann verzichtet werden.

"Durch die Ummantelung mit Bayflex® lassen sich sowohl Material- als auch Investitionskosten senken. Auch die kürzeren Zykluszeiten von wenigen Minuten leisten einen wichtigen Beitrag, um die Produktion von Solarmodulen wirtschaftlicher zu gestalten", bringt Dr. Andreas Hoffmann, Experte für Polyurethanschaumsysteme bei Bayer Polymers, die Vorteile dieser Technologie auf den Punkt. So kostet zum Beispiel ein PU-Rahmen für ein Solarmodul mit 1,3 Quadratmetern Fläche weniger als die Hälfte eines Aluminiumrahmens gleicher Größe. Ein weiteres Plus: im PUR-Rahmen lassen sich die Anschlussdose und Befestigungselemente direkt integrieren.

Das Solarmodul mit Bayflex® Rahmen weist eine große elektrische Durchschlagfestigkeit von mehr als 7 kV/mm auf und widersteht auch den hohen Temperaturen, wie sie in einem heißen Sommer auf dem Dach auftreten können. Architekten und Bauherren bietet sich zudem noch ein optischer Vorteil, denn im Gegensatz zur auffälligen Kästchenstruktur einer Solaranlage mit Alu-Rahmen sieht ein Verbund aus mehreren Solarmodulen mit PUR-Rahmen aus wie eine durchgehende Fläche.

Optimierte Verkapselung von Solarzellen mittels thermoplastischer PU-Folien Eine weitere Kunststoffentwicklung von Bayer Polymers rund um das Thema Solarmodule betrifft die direkte Umhüllung der empfindlichen Solarzellen. Nahezu alle Solarmodulhersteller verwenden dafür bis jetzt einen Ethylen-Vinylacetat-Kautschuk (EVA). Ein Nachteil dieses Verfahrens ist die geringe Produktivität, da EVA chemisch vernetzt werden muss, was mit einem hohen Zeitaufwand verbunden ist: "Mit einem Vakuumlaminator und EVA erreicht man eine Zykluszeit von 12 bis 20 Minuten. Bei Verwendung von Folien aus dem thermoplastischen Polyurethan (TPU) Desmopan® ließe sich die Zykluszeit deutlich reduzieren, da bei der Verarbeitung keine Vernetzungszeit zu berücksichtigen ist", erläutert dazu Jens Ufermann, Spezialist für TPU-Werkstoffe bei Bayer Polymers.

Die Folien weisen eine hohe UV-Stabilität und Transparenz auf. Sie lassen sich neben dem Vakuumlaminator auch in einem Rollenlaminator verarbeiten. Vorteile bietet insbesondere das letztgenannte Verfahren, denn es erlaubt eine kontinuierliche und damit stark zeitsparende Produktion von Solarmodulen von der Rolle. Im Vergleich zu Vakuumlaminieranlagen liegen die Investitionskosten hier deutlich niedriger. Desmopan® ist im Vergleich zu EVA ein wesentlich einfacher zu handhabendes Material, denn es kann leicht über längere Zeit gelagert werden, ohne dass besondere Klimabedingungen eingehalten werden müssten. Mit Desmopan® Folien gefertigte Solarmodule können außerdem im Falle von Beschädigungen repariert werden, und sollten sie nach langer Lebensdauer einmal durch ein neueres Modell ersetzt werden, lässt sich das Material leicht recyceln.

Schlagzähe Solarmodule mit innovativem Design Eine Reihe von Solarmodulanwendungen lassen sich mit Glas nicht oder nur schwer realisieren. Ein Einsatz in maritimer Umgebung, z.B. auf Segelyachten, ist aus Sicherheitsgründen verboten. Für architektonische Anwendungen ist ein hohes Maß an Gestaltungsfreiheit gefragt, um kreative Lösungen zu ermöglichen. Öffentliche Einrichtungen wie z.B. Haltestellen für den Nahverkehr müssen vor Vandalismus geschützt werden. Für diese Anwendungen bieten sich Massiv- oder Stegplatten aus dem schlagzähen, transparenten und witterungsstabilen Hochleistungskunststoff Makrolon® an. Die Platten werden von der Makroform GmbH, einer 100prozentigen Tochter von Bayer, hergestellt, die Solarmodule von der Sunovation GmbH.

Da Kunststoffe und Silicium-Wafer einen deutlich unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, müssen die Solarzellen mit einem weichen, gelartigen Medium zwischen den Makrolon® Platten eingegossen werden. Für das Gießharz werden glasklare Polyurethan-Rezepturen auf Basis von Desmodur® W entwickelt, die derzeit geprüft werden.

| BayNews
Weitere Informationen:
http://www.bayer.de

Weitere Berichte zu: Bayflex Desmopan EVA Folie Kunststoff Polymer Polyurethan Solarmodul Solarmodulkonzept Solarzelle Zykluszeit

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon
21.02.2018 | Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V.

nachricht Wie verbessert man die Nahtqualität lasergeschweißter Textilien?
20.02.2018 | Hohenstein Institute

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Im Focus: Developing reliable quantum computers

International research team makes important step on the path to solving certification problems

Quantum computers may one day solve algorithmic problems which even the biggest supercomputers today can’t manage. But how do you test a quantum computer to...

Im Focus: Innovation im Leichtbaubereich: Belastbares Sandwich aus Aramid und Carbon

Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist eines der zentralen Zukunftsthemen unserer Gesellschaft. Besonders in der Luftfahrtindustrie und in anderen Transportbereichen sind Leichtbaustrukturen gefragt. Sie ermöglichen Energieeinsparungen und reduzieren den Ressourcenverbrauch bei Treibstoffen und Material. Zum Einsatz kommen dabei Verbundmaterialien in der so genannten Sandwich-Bauweise. Diese bestehen aus zwei dünnen, steifen und hochfesten Deckschichten mit einer dazwischen liegenden dicken, vergleichsweise leichten und weichen Mittelschicht, dem Sandwich-Kern.

Aramidpapier ist ein etabliertes Material für solche Sandwichkerne. Sein mechanisches Strukturversagen ist jedoch noch unzureichend erforscht: Bislang fehlten...

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

Tag der Seltenen Erkrankungen – Deutsche Leberstiftung informiert über seltene Lebererkrankungen

21.02.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Von Hefe für Demenzerkrankungen lernen

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Sektorenkopplung: Die Energiesysteme wachsen zusammen

22.02.2018 | Seminare Workshops

Die Entschlüsselung der Struktur des Huntingtin Proteins

22.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics