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Aufkleb-Glas soll Stromausbeute von Solaranlagen steigern

Selbstreinigung über Nacht: Links ein Titanoxid-Dünnglas, auf dem nachts Regentropfen des Staub des Tages wegwischen, rechts das Glas nach UV-Bestrahlung: Unter Sonnenlicht verteilt sich die Nässe so, dass sich keine störenden Regentropfen mehr bilden können. Fotos (2): Fraunhofer FEP

Selbstreinigung über Nacht: Links ein Titanoxid-Dünnglas, auf dem nachts Regentropfen des Staub des Tages wegwischen, rechts das Glas nach UV-Bestrahlung: Unter Sonnenlicht verteilt sich die Nässe so, dass sich keine störenden Regentropfen mehr bilden können. Fotos (2): Fraunhofer FEP

Dünnstglas mit Wechselschicht reinigt sich nachts selbst und sorgt tagsüber für Durchblick

Dresden, 2. Januar 2023. Damit Solaranlagen auf lange Sicht bei Wind und Wetter mehr Strom liefern, haben Fraunhofer-Ingenieure aus Dresden ein neues Schutz-Dünnglas zum Draufkleben entwickelt. Das soll dafür sorgen, dass sich die Sonnenenenergie-Sammler nachts durch Regentropfen und Tau selbst reinigen, die Tropfen dann aber tagsüber bei UV-Einwirkung so fein auf ihrer Oberfläche verteilen, dass die den Lichteinfall nicht mehr stören. Wie das funktioniert, wollen Forscher des „Fraunhofer-Instituts für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik“ (FEP) aus Dresden im April auf der Baumesse „Bau 2023“ in München vorführen.

Kristallines Titanoxid auf wenige Mikrometer dünnem Glas

Möglich werden die beschriebenen Effekte durch eine dünne Schicht aus kristallinem Titanoxid, das die FEP-Experten auf ultradünnes, biegsames Glas aufgebracht haben. Dabei setzen sie ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren ein, um die Gläser ähnlich schnell und massenhaft wie Zeitungen in einer Druckerei erzeugen lassen. Das ist insofern ein Novum, da sich Titanoxid nur in heißen Prozesskammern in kristalliner Form auftragen lässt. Kunststofffolien vertragen diese Hitze nicht. Daher haben die Dresdner auf das hitzefeste, aber auch nicht ganz einfach zu verarbeitende Ultradünnglas gesetzt, das nur wenige Dutzend Mikrometer (Tausendstel Millimeter) dick ist.

Dünnglas lässt sich auch nachträglich auf Solarpaneele oder Glasfassaden aufbringen

Diese Dünngläser sind flexibel und lassen sich auch nachträglich auf Solaranlagen, Fenster oder andere Glashausfassaden aufkleben. Das Titanoxid darauf bleibt nachts hydrophob, also wasserabweisend. Dadurch sammeln Regentropfen im Dunkeln den Verkehrsstaub, Sand oder anderen Schmutz ab, der sich tagsüber angesammelt hat. Wird es hell, dann verwandelt die Ultraviolett-Strahlung im Sonnenlicht die Titanoxid-Schicht in eine super-hydrophile Oberfläche, die Wasser besonders fein verteilt und keine Tropfen mehr die Sonnenstrahlen streuen. „Darüber hinaus bleibt der Schmutz besonders durch den zyklischen Wechsel von hydrophob und superhydrophil auch tagsüber nicht an der Oberfläche haften“, betonen die FEP-Ingenieure.

Auch für gebogene Oberflächen geeignet

„Wir setzen hier auf die photoinduzierte Hydrophilie auf Oberflächen.“, erläutert FEP-Diplomand Valentin Heiser . „Um diesen Effekt aufzuskalieren, bringen wir erstmals kristallines Titanoxid im Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf ultradünnes Glas auf. Dies ist sehr effizient und das ultradünne und leichte Glas kann nachträglich auf Fassaden aufgebracht oder direkt als Verbundwerkstoff in die Solarmodule eingearbeitet werden – sogar auf gebogene Oberflächen.“

Das Antischmutz-Dünnglas ist Teil eines Projektes namens „New Skin“ (deutsch: „neue Haut“). Dieses europäische Vorhaben zielt darauf, neue nanotechnologische Oberflächen produktionsreif zu machen, die zum Beispiel für weniger Reibung, dauerhaft selbstreinigende oder keimabtötende Effekte an Prothesen, Solaranlagen, Motoren und anderen Komponenten sorgen. Im Zuge von „New Skin“ versuchen nun auch Wissenschaftler der Universität Uppsala, die selbstreinigende Schicht nun doch noch auf Polymerfolien zu übertragen.

Autor: hw

Quellen: FEP, New Skin / Horizon 2020