Solarmodule sollen bald wie Sandstein aussehen – und sich auch so anfühlen
Fraunhofer Dresden will Sonnenstrom-Sammler an Haus-Fassaden mit Nano-Folien eine neue Optik und Haptik geben
Dresden, 24. Februar 2025. Ganze Häuser in große Ökoenergie-Sammler zu verwandeln, indem man nicht nur ihre Dächer, sondern auch die Fassaden mit Solarzellen zupflastert, zirkuliert als Idee schon länger. Durchsetzen konnte sich das Konzept bisher aber nicht so recht: Dafür braucht man besonders leichte und fest verankerte Solarmodule, die nicht eben mal dem nächsten Fußgänger auf den Kopf fallen. Doch leichte und biegsame Solarfolien, wie sie Heliatek Dresden herstellt, sind noch immer rar und nicht ganz billig. Zudem ist die Energie-Ausbeute in Straßenschluchten meist mau.
Kommen bald Solarmodule in Sandstein-Optik?
Ein weiteres Gegenargument spielt gerade im geschichtsbewussten Sachsen eine prominente Rolle: Denkmalschützer und Bewohner ehrwürdiger Altbauten stoßen sich an der Vorstellung blauschwarzer Silizium-Fassaden anstelle der beschaulichen Sandstein-Optik. Diesen Hinderungsgrund wollen Dresdner Elektronenstrahl-Experten nun durch das Projekt „Design-PV“ ausräumen: Per Nanodruck erzeugen sie Folien, die Solarmodulen an Häuserwänden das Aussehen und das „Anfass“-Gefühl von Stein, Holz oder anderen Naturmaterialien geben – selbst künstlerisch verzierte Sonnenenergiesammler sind so möglich. Die Nano-Folien können aber auch die Energie-Ausbeute der Sonnenenergie-Sammler verbessern. So experimentieren die Dresdner gemeinsam mit finnischen Kollegen und weiteren Partnern im „Perseus“-Projekt daran, mit Antireflex-Folien den Wirkungsgrad neuartiger Perowskit-Solarmodule hochzutreiben.
Massen-Nanodruck von der Rolle
An den Kosten soll der Einsatz der nanostrukturierten Folien aus Sachsen jedenfalls nicht scheitern: Das Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) aus Dresden hat spezielle Anlagen gebaut, mit denen sich die Folien massenhaft und preiswert im Endlosbetrieb „von der Rolle“ drucken lassen – ähnlich wie Zeitungen. Anders als in den klassischen Großdruckereien setzen die Ingenieure hier aber weder Tinte, Letter oder Offset-Druck ein, sondern „Nanopräge-Lithografie“. Dabei presst sich eine strukturierte Meister-Walze in eine flüssige Lackschicht auf der Folie. Gleichzeitig härten Elektronenstrahlen die in den Lack geprägten Nano-Strukturen aus. Bis zu zehn Meter Folie kann solch eine Anlage pro Minute strukturieren. An der „Nano Imprint Lithography“ (NIL) selbst arbeite das Dresdner Institut bereits seit fast fünf Jahren, berichtet FEP-Gruppenleiter Dr. Steffen Günther. „Die Matrizen dafür machen wir teils selbst, teils bekommen wir sie von Kooperationspartnern.“ So erzeugen die Fraunhofer-Experten beispielsweise eigene Nanostrukturvorlagen auf der Walze mit 3D-Druckern. Andere lassen sie sich zuliefern. Dazu gehören unter anderem Matrizen, die die Dresdner Fraunhofer-Ausgründung „Fusionbionic“ mit Laser-Interferenztechnik erzeugt.
„Völlig neue Möglichkeiten“
„Mit der Nano-Imprint-Lithografie im Rolle-zu-Rolle-Verfahren eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten in der Herstellung haptischer und optisch wirksamer Oberflächen“, schätzt Steffen Günther ein. „Diese Technologie wird es uns ermöglichen, zum Beispiel die Reflexionsverluste in Perowskit-Solarzellen erheblich zu reduzieren und deren Wirkungsgrad weiter zu steigern.“
Nanopräge-Verfahren auch für Mikrolabore, Algenschutz und neue Computerchips geeignet
Und die Dresdner sehen noch viel Potenzial in dieser Technologie, auch jenseits von Design-Solarfassaden und Antireflex-Überzügen: Sie wollen damit künftig auch winzig kleine Labore in Chipgröße für die Pharma- und Biotech-Industrie strukturieren, Bootsrümpfe gegen Algen-Wachstum („Biofouling“) schützen, Fenster entspiegeln und Windräder verbessern. Nicht zuletzt verknüpfen auch viele Mikroelektronik-Unternehmen große Hoffnungen mit der Nanopräge-Lithografie: Sie hoffen, damit auch ohne die sehr teuren Röntgenbelichter vom Marktführer ASML aus Holland in die Nano-Welt neuester Computerchip-Generationen vorstoßen zu können. Für diesen Einsatz in der Mikroelektronik seien die Dresdner Rollensysteme allerdings nicht geeignet, betont Dr. Günther: Einerseits sind die Prägevorlagen zu grob und bewegen sich im Bereich von mehreren Hundert Nanometern bis zu einigen Mikrometern. Anderseits sind sie auch nicht reinraum-tauglich ausgelegt.
Autor: Heiko Weckbrodt
Quellen: Fraunhofer-FEP, Oiger-Archiv, Wikipedia
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