Klimaneutralität erfordert mehr Photovoltaik-Flächen
Photovoltaik bildet eine zentrale Säule für die angestrebte Klimaneutralität bis 2045. Die gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) erschließt bisher ungenutzte Flächen zur Energiebereitstellung. Für höhere Akzeptanz und Verbreitung müssen PV-Module jedoch kostengünstig, langlebig und optisch ansprechend in Fassaden integriert werden.
Rolle-zu-Rolle-Verfahren vereinheitlicht Fassadendesign
Im vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekt Design-PV arbeitet das Fraunhofer FEP mit fünf Partnern an dieser Aufgabe. Die Forscher entwickeln Dekorfolien für Fassadenelemente, die mittels Rolle-zu-Rolle Nano-Imprint-Lithografie veredelt werden. Das Ziel: ein einheitliches Design auf Metallfassadenelementen und Photovoltaik-Modulen durch Aufbringen der Dekorfolien.
Fördergeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Förderkennzeichen: 03EN1084A
Förderrahmen: 7. Energieforschungsprogramm
Laufzeit: 01.11.2023 – 31.10.2026
Zum Halbzeitstand des Projektes brachte das Institut für Solarenergieforschung GmbH Hameln (ISFH) mehrere Dekore der Surteco GmbH auf PV-aktive und nichtaktive Fassadenelemente auf und testete diese.
Achtzig Prozent Leistung bei optischer Tarnung
„Tests unseres Projektpartners ISFH zeigen, dass die PV-Module mit Dekoren 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“, erklärt Dr. Steffen Günther, Projektleiter am Fraunhofer FEP. Dies stellt einen Fortschritt dar, da ästhetische Aspekte oft als Hindernis für die Akzeptanz von BIPV-Lösungen gelten.
Plasma-Verfahren löst Haftungsproblem
Eine besondere Herausforderung stellt die Haftfestigkeit der Dekorfolien auf dem Frontglas der PV-Module sowie auf der Metallschicht der Fassadenelemente dar. Zusätzlich muss der Dekorlack zuverlässig auf dem Foliensubstrat ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen) haften, das aufgrund seiner Witterungsstabilität bereits in der Architektur etabliert ist.
Da ETFE jedoch eine geringe Oberflächenhaftung aufweist, behandeln die Forscher die Folien vor der Beschichtung speziell. Am Fraunhofer FEP entwickelten sie ein Plasmaverfahren, das die Grenzschicht der ETFE-Folie im Nanometer-Maßstab aufraut und so die Haftung der Dekorschichten erheblich verbessert.
Mittels NIL werden Oberflächentopografien auf Folien mit Strukturgrößen von wenigen 100 Nanometern über einige Mikrometer bis zum Millimeterbereich in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess hergestellt. Dies ermöglicht eine großflächige, kontinuierliche Produktion der Folien. Dabei wird eine strukturierte Masterwalze in eine flüssige Lackschicht gepresst, wobei gleichzeitig der Lack vernetzt wird. Die Vernetzung des Lackes mittels Elektronenstrahlen erlaubt eine schnelle und effiziente Aushärtung der Strukturen und bietet die Flexibilität, verschiedene Pigmente oder Partikel in den Lack zu integrieren. Der Prozess wird auf einer Bahnbreite von bis zu 1250 mm und einer Prozessgeschwindigkeit von mehreren zehn Metern pro Minute durchgeführt. Dies garantiert Fraunhofer FEP zufolge eine hohe Produktivität.
Langzeittests stehen bevor
Die nächsten Projektschritte umfassen die Erprobung weiterer Dekore und Farben sowie umfassende Tests zur Langzeitstabilität und Witterungsfestigkeit der entwickelten Lösungen. Das Fraunhofer FEP und seine Projektpartner gehen davon aus, dass diese Entwicklungen die Akzeptanz von BIPV-Lösungen in der Architektur weiter steigern werden.
Projektleiter Dr. Steffen Günther präsentiert das Projekt und das dabei genutzte Rolle-zu-Rolle-Nanoimprint-Verfahren auf der folgenden Veranstaltung: Radtech Europe Conference in Warschau, 27. – 29. Oktober 2025. (mb)
