Die Exxosqel GmbH und das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP haben ein Glas-Glas-Modul mit jeweils nur einem Millimeter starkem Front- und Rückglas entwickelt. Wie das Fraunhofer CSP mitteilt, gleicht eine reaktive Beschichtung die geringere mechanische Festigkeit und die mangelnde Steifigkeit der ultradünnen Gläser aus.
Der 300 × 200 mm große Prototyp nutzt etablierte Verkapselungsmaterialien und seriell verschaltete Viertelzellen aus bifazialen M6-9-Busbar-PERC-Zellen. Jede Viertelzelle liefert rund 1,58 Watt. Kern der Entwicklung ist eine mehrkomponentige, reaktive Oberflächenbehandlung, die direkt auf das Glas aufgebracht wird. Sie reagiert mit Hydroxylgruppen auf den durch Mikrorisse charakterisierten Glasoberflächen, die während der Abkühlung und Heißformgebung entstehen. Die Beschichtung bildet kovalente Bindungen mit der Glasmatrix aus und stärkt durch die so entstehende „Brückenbildung” die Oberfläche. Ihre optischen Eigenschaften sind auf das Glas abgestimmt, um Wirkungsgradverluste gering zu halten.
Die Realisierung des Prototyps erforderte angepasste Fertigungsbedingungen. So musste das ultradünne Glas prozesssicher in den Laminierprozess integriert werden. »Das Modul wurde mit einem Standard-PV-Laminator gefertigt; Prozessparameter wie Temperatur, Druck und Anlagenkonfiguration wurden angepasst«, sagt Projektleiter Ringo Köpge vom Fraunhofer CSP. Ob sich die angestrebte Robustheit auch bei großformatigen Modulen unter Hagelbeanspruchung bestätigt, muss noch in weiteren Tests nachgewiesen werden.
In Labortests stieg die Festigkeit von 2 mm starkem Glas von 79 auf bis zu 558 MPa, während sie sich bei 1 mm starkem Glas von 184 auf bis zu 1.348 MPa erhöhte. Diese Werte beziehen sich auf Glasproben und stellen noch keinen Nachweis für die Feldbeständigkeit großformatiger PV-Module dar. »Gegenüber dem herkömmlichen Weg, Festigkeit vor allem über größere Glasdicken zu erzielen, eröffnet der Ansatz erhebliche Potenziale. Die mögliche Gewichtseinsparung beträgt bis zu 40 Prozent; auch Energiebedarf und CO₂-Emissionen der Materialbereitstellung könnten sinken«, sagt Thomas C. Sauer, Geschäftsführer von Exxosqel.
Als nächste Entwicklungsschritte stehen die Übertragung auf großformatige Module und Prüfungen der Hagelbeständigkeit an. Das Projektteam sieht insbesondere Perspektiven für leichte Moduldesigns, bedruckte Frontgläser und die gebäudeintegrierte Photovoltaik.
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