Technologieentwicklung leichter, flexibler Photovoltaikelemente auf der Basis von ETFE und CIGS-Foliensolarzellen für die Architektur

Membrankonstruktionen erlauben die Errichtung sehr wirtschaftlicher und ästhetischer Gebäudehüllen in vielfältigster Kontur, die viel Luft und Tageslicht ins Innere lassen. Ihre häufig großen zur Sonne ausgerichteten Flächen ohne störende und verschattende Auf- und Einbauten sind bisher nicht zur solaren Energiegewinnung nutzbar, da keine gebrauchstauglichen Photovoltaik(PV)-Systemlösungen zur Verfügung stehen. Um diese neuen Anwendungsfelder für die PV-Technologie als Sonnenschutz und Tageslichtfilter zu erschließen, sollen PV-Dünnschichtelemente auf der Basis von extrem leichten, hochflexiblen Foliensolarzellen und ETFE-Folien für die Integration in Membranen in flexible und filigrane Dach- und Fassadenkonstruktionen entwickelt und getestet werden.

ETFE bewährt sich aufgrund seiner ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und der extrem guten Beständigkeit schon seit Jahrzehnten weltweit im Baubereich und als transparentes Deck- und Trägermaterial von Solarmodulen. Als Baustoff zeichnet es sich durch eine selbstreinigende Oberfläche, ein gutes Brandverhalten und eine nahezu vollständige Recyclingfähigkeit aus. Allerdings ist ETFE nicht dampfdiffusionsdicht, weswegen das Material für die geplante Entwicklung eines PV-Laminats der Modifizierung bzw. Optimierung hinsichtlich einer wirksamen Feuchtebarriere bedarf.

Die Antiadhäsivität der ETFE-Oberflächen verhindert zudem Verklebungen und damit die Haftung der PV-Elemente auf der Folie. Daher muss die ETFE-Folie auch bezüglich der Haftungsfähigkeit optimiert werden.

Membrankonstruktionen erhalten ihre Stabilität durch gekrümmte Oberflächen und mechanische Vorspannung. ETFE kann die signifikanten Oberflächenverformungen und Zugspannungen und sogar Tragwerksverformungen problemlos aufnehmen. Gleichzeitig verhindert seine hohe Dehnfähigkeit die Faltenbildung beim Aufspannen der "Haut". PV-Elemente besitzen keine derartige mechanische Leistungsfähigkeit. Deshalb sind geeignete Fügeverfahren notwendig, damit die unterschiedlichen Spannungs-Dehnungsverhalten sowie die verschiedenen Temperaturausdehnungen von Folien und PV-Elementen nicht zur Delamination führen.