Das Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP arbeitet gemeinsam mit fünf Partnern aus Forschung und Industrie in dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekt „Design-PV“ an einem Verfahren zur Kaschierung von Metallfassadenelementen und Solarmodulen. Ziel ist ein einheitliches Äußeres bei einer möglichst geringen Beeinträchtigung des Wirkungsgrads der Module. Außerdem müssten für eine hohe Akzeptanz und Verbreitung gebäudeintegrierter Photovoltaik (Building integrated photovoltaics, BIPV) die Module „kostengünstig, langlebig und optisch ansprechend in die Fassade integriert werden“, heißt es in einer Mitteilung des Instituts.
In dem seit November 2023 und voraussichtlich noch bis Oktober 2026 laufenden Projekt kooperiert das Fraunhofer FEP mit den Firmen Surteco, Flachglas Sachsen, Ronge und Tomasic Engineering sowie dem Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH). Die Partner entwickeln Dekorfolien, die in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess per Nano-Imprint-Lithografie“ (NIL) behandelt und dann auf die Oberflächen appliziert werden. Zum Halbzeitstand von „Design-PV“ konnte das ISFH den Angaben zufolge mehrere Dekore von Surteco auf photovoltaisch aktive und nicht aktive Fassadenelemente aufbringen und testen.
Die Tests hätten gezeigt, dass die Solarmodule mit Dekorfolie „optisch kaum von herkömmlichen Fassadenelementen zu unterscheiden sind und – abhängig vom Dekor – eine Leistung von bis zu 80 Prozent der nicht abgedeckten Vergleichs-Module erreichen“, berichtet Steffen Günther, Projektleiter am Fraunhofer FEP. Herausfordernd sei es, hierbei die Haftfestigkeit der Dekorfolien sowohl auf dem Frontglas der Module als auch auf der Metallschicht der Fassadenelemente zu gewährleisten. Außerdem müsse der Dekorlack zuverlässig auf dem Foliensubstrat aus Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE) haften. Das Material sei wegen seiner hohen Witterungsstabilität „bereits in der Architektur etabliert“, weise aber eine geringe Oberflächenhaftung auf. Deshalb müssten die Folien vor der Beschichtung behandelt werden. Hierbei kommt ein am Fraunhofer FEP entwickeltes Plasmaverfahren zum Einsatz, mit dem sich die Grenzschicht der ETFE-Folie im Nanometermaßstab aufrauen lässt. Damit werde die Haftung der Dekorschichten deutlich erhöht.
Im NIL-Verfahren können dem Fraunhofer FEP zufolge auf Folien Oberflächentopografien erzeugen, die Strukturgrößen von wenigen 100 Nanometern über einige Mikrometer bis zum Millimeterbereich aufweisen. Der Rolle-zu-Rolle-Prozess ermögliche hierbei Bahnbreiten bis zu 1,25 Meter bei einer Prozessgeschwindigkeit von „mehreren 10 Metern pro Minute“ und damit eine hohe Produktivität. Bei dem Prozess wird eine strukturierte Masterwalze in eine flüssige Lackschicht gepresst und gleichzeitig der Lack durch Elektronenstrahlen vernetzt. Dies erlaube eine schnelle Aushärtung und biete die Möglichkeit zur Integration verschiedener Pigmente oder Partikel in den Lack.
Im Projektverlauf sollen weitere Dekore und Farben erprobt und Tests zur Langzeitstabilität und Witterungsfestigkeit durchgeführt werden. Die Projektpartner seien „zuversichtlich, dass diese Fortschritte dazu beitragen werden, die Akzeptanz von BIPV-Lösungen in der Architektur weiter zu erhöhen“.
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