Openair-Plasma® für bessere Performance und langzeitstabile Effizienz von Solaranlagen

Die solare Einstrahlung der Sonne steht als Energiequelle im Übermaß zur Verfügung. Die gesamte Energieeinstrahlung auf der Erde könnte den Energiebedarf der Menschheit siebentausendfach* decken. (*Quelle Volker Quaschning: Regenerative Energiesysteme, Hanser Verlag München).

Insbesondere in den vergangenen Jahrzehnten wurde intensiv an der Solartechnik gearbeitet, um diese in Solaranlagen nutzbar zu machen. Heute werden zwei prinzipielle Wege unterschieden: die Solarthermie und die Photovoltaik (Fotovoltaik).

Die in den Solaranlagen verbauten Solarmodule, -kollektoren und -technik sind rund um die Uhr der Witterung ausgesetzt. Daher müssen diese Elemente besonders gegen Umwelteinflüsse – wie Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen – geschützt werden. Gerade in den sonnenreichsten Gebieten der Erde treten extreme Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht auf. All dies stellt hohe Anforderungen an den Schutz und an die sichere und langzeitstabile Abdichtung von Kabeln, Modulen oder Umrichtern sowie an die funktionelle Ausstattung der Oberflächen von Solarmodulen.

Die mit Openair-Plasma® Behandlung erzielte hohe Materialqualität schafft beste Voraussetzungen für eine hocheffiziente Nutzung der Solartechnik:

  • Plasmaaktivierung ermöglicht die Herstellung witterungsbeständiger Solarmodule durch absolut zuverlässige, langzeitstabile und wasserdichte Verklebung (Photovoltaik).
  • Mit der Plasmabeschichtung im PlasmaPlus®-Verfahren können solarthermische Spiegel von Solaranlagen zuverlässig mit einer glasartigen Korrosionsschutz-Beschichtung ausgestattet werden (Solarthermie).
  • Mit plasmapolymerer Nanobeschichtung (Plasmapolymerisation) können Oberflächen von Solarmodulen gezielt mit funktionellen Eigenschaften versehen werden wie z.B.
    • bessere Transmission (weniger Reflexion)
    • Schutz gegen die Bildung von Biofilmen (Vermoosung und Veralgung)
    • ultrahydrophobe Antihaftbeschichtung (Schutz gegen Verschmutzung)

 

 

Photovoltaik: Plasma-Kleben sorgt für langzeitstabile, witterungsbeständige Solarmodule

Eine Photovoltaik-Anlage (Fotovoltaik) besteht aus Photovoltaik-Modulen (Solarmodulen) die wiederum aus einzelnen Solarzellen bestehen. In diesen Zellen findet die Umwandlung des Sonnenlichts in elektrischen Strom statt. Es gibt verschiedene Arten von Solarzellen (monokristalline, polykristalline oder Dünnschicht-Solarzellen). Vor allem jedoch gibt es große qualitative Unterschiede hinsichtlich der Lebensdauer und Effizienz der Module verschiedener Hersteller. Diese ergeben sich ursächlich aus dem Fertigungsprozess und der Qualität der verwendeten Materialien.

Nicht selten werden Photovoltaik-Module (Fotovoltaik-Module) durch Witterungsprozesse geschädigt, durch das Eindringen von Feuchtigkeit (Feuchtigkeitsdiffusion) lässt die Leistung der Solarzellen rapide nach.

Um dies zu verhindern, können die Plasmadüsen problemlos in neue oder bereits bestehende Fertigungslinien integriert werden. Derartige Plasmaanlagen zeichnen sich durch hohe Prozesssicherheit, kurze Taktzeiten und hohe Behandlungsgeschwindigkeiten aus.

Erhöhung der Qualität von Photovoltaik-Solarmodulen durch Openair-Plasma® Vorbehandlung:

  • Erhöhung der Benetzbarkeit des Abdeckglases
  • saubere Kontaktflächen für langzeitstabile, diffusionsbeständige Verklebungen
  • wasserdichte Abdichtung und Verklebung der rückseitigen Anschlussbox (J-Box)
  • hochfeste Verklebung der Solarmodule mit Rahmen und Backrail
  • zuverlässige Antikorrosionsbeschichtung der Oberfläche der Solarzelle durch AntiCorr Nanobeschichtung im PlasmaPlus®-Verfahren.

Solarthermie: Zuverlässige Korrosionsschutzbeschichtung für solarthermische Spiegel von Solarkraftwerken

Zur konzentrierten Energiegewinnung aus Sonneneinstrahlung wird auf Basis von Parabolrinnen-Technologie Sonnenlicht in Wärme umgewandelt. In zentral gelegenen Solarkraftwerken bündeln große, parabolisch geformte und in langen Reihen angeordnete Solarspiegel die Sonnenstrahlen und verstärken diese bis zur 80-fachen Konzentration. Im Zentrum der Spiegel wird ein Wärmeträger erhitzt der über Wärmetauscher Dampf erzeugt, der wiederum herkömmliche Elektroturbinen antreibt. Alternativ kann die Energie in Wärmespeichern gesammelt und zur Stromerzeugung auch bei Nacht verwendet werden.

 

Während des Betriebs sind die Parabolrinnen-Solarspiegel extremen Umweltansprüchen ausgesetzt. Daher ist die Vergütung der Spiegel mit einer Schutzschicht erforderlich. Die Effizienz des gesamten Solarkraftwerkes hängt jedoch von der punktgenauen und intensiven Reflexionsleistung dieser Spiegel ab. Jede konventionelle polymere Korrosionsschutzbeschichtung setzt die Effektivität und somit den Wirkungsgrad herab. Nicht so bei der Plasmabeschichtung im PlasmaPlus®-Verfahren: Die vollflächige Nanobeschichtung (Funktionsbeschichtung) mit einem fast vollkommen anorganischen, glasartigen Beschichtungsmaterial bietet einen zuverlässigen und langzeitstabilen Korrosionsschutz auch bei hohen Temperaturen.

Solarmodule mit funktionellen Oberflächen: Veredelung mit Plasmabeschichtung unter Atmosphärendruck

Die Herausforderung bei der Herstellung von Solarzellen und –modulen ist eine effizientere, einfachere und kostengünstigere Herstellung – und das bei höchsten Qualitätsansprüchen. Bei der Herstellung von Solarzellen sind Niederdruckplasma, Ätz- und Beschichtungsprozesse fest etabliert. Diese Verfahrensschritte sind aufgrund einzuhaltender langer Prozesszeiten sehr aufwändig und diskontinuierlich.

Openair-Plasma® bietet hier zwei hocheffiziente Lösungen unter Atmosphärendruck:

1. Plasmaaktivierung von Solarzellen durch Einsatz funktioneller Prozessgase

  • Gezielte Ätzwirkung auf Wafern zum kontrollierten Abtrag
  • Entfernung von Oxiden durch reduzierende Plasmen (Entoxidation)

2. Die Plasmapolymerisation mit Openair-Plasma® eröffnet neue Potenziale für die inline-Beschichtung von Solarmodulen. Durch plasmapolymere Schichten lassen sich die Moduloberflächen gezielt funktionalisieren (Funktionsbeschichtung), so dass z.B.

  • die Transmission verbessert wird (verminderte Reflexion)
  • das Wachstum von Biofilmen fotokatalytisch unterbunden wird
  • die Oberflächen ultrahydrophob ausgestattet werden, was einer Schmutzanhaftung entgegenwirkt

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