Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl-Das Projekt DesignPV, gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms, verfolgt das Ziel, die Gebäude-integrierte Photovoltaik (BIPV) durch innovative Technologien und ansprechendes Design voranzutreiben. Dabei steht die Entwicklung von kostengünstigen, langlebigen und optisch ansprechenden Lösungen im Fokus, um bisher ungenutzte Fassadenflächen für die Energiebereitstellung zu erschließen.
Ein zentraler Ansatz des Projekts ist die Integration von Dekor-folien auf PV-aktiven und nichtaktiven Fassadenelementen, um ein einheitliches Erscheinungsbild zu gewährleisten. Die Dekorfolien basieren auf ETFE-Substratfolien, die durch ihre hervorragende Witterungsstabilität bereits in architektonischen Anwendungen etabliert sind. Da ETFE jedoch eine geringe Oberflächenenergie aufweist, die eine Applikation dekorativer Schichten erschwert, wurde am Fraunhofer FEP ein Plasmaverfahren entwickelt, das die Folien im Nanometermaßstab aufraut und die Haftfestigkeit der Dekorschichten signifikant verbessert.
Die Gestaltung der Dekorfolien erfolgt mittels Rolle-zu-Rolle Nano-Imprint-Lithografie (NIL). Dieses Verfahren ermöglicht die großflächige Strukturierung von Folien mit Größen von wenigen Nanometern bis hin zu Millimetern. Dabei wird eine strukturierte Masterwalze in eine Lackschicht gepresst und der Lack gleichzeitig durch Elektronenstrahlung vernetzt. Diese kontinuierliche Technologie erlaubt eine hochproduktive Fertigung mit Bahnbreiten bis zu 1250 mm und Prozessgeschwindigkeiten von bis zu 100 Metern pro Minute. Zudem erlaubt sie die Integration von Pigmenten und Partikeln, um naturidentische Oberflächen mit haptischen und optischen Eigenschaften zu schaffen.
Erste Ergebnisse
Zum Halbzeitstand des Projekts konnten mehrere Dekore zunächst auf PET-Folien appliziert und erfolgreich auf PV-aktive und nichtaktive Fassadenelemente aufgebracht und getestet werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die dekorierten PV-Module
optisch kaum von konventionellen Fassadenelementen zu unterscheiden sind und – abhängig vom Dekor – eine Leistung von bis zu 80 % der nicht beschichteten Referenz-Module erreichen. Dies ist ein bedeutender Fortschritt, da ästhetische Aspekte oft als Hindernis für die Akzeptanz von BIPV-Lösungen angesehen werden.
Ausblick
Im nächsten Schritt werden die erzielten Ergebnisse auf ETFE-Substratfolien übertragen. Darüber hinaus sind die Erprobung weiterer Dekore und Farbvarianten sowie umfassende Untersuchungen zur Langzeitstabilität und Witterungsfestigkeit vorgesehen. Ziel ist es, die Akzeptanz von BIPV in der Architektur weiter zu erhöhen und die Technologie für die energetische Sanierung von Bestandsgebäuden nutzbar zu machen.
Mit DesignPV leistet das Fraunhofer FEP einen wichtigen Beitrag zur Energiewende und zur nachhaltigen Gestaltung urbaner Räume.
Projektpartner
FLACHGLAS Sachsen GmbH
Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP
Institut für Solarenergieforschung GmbH Hameln
Ronge GmbH
SURTECO GmbH
TOMASIC Engineering GmbH
