Das Würzburger Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC darf sich wieder über eine hohe Auszeichnung freuen: Auf der Jahrestagung der Fraunhofer-Gesellschaft im Mai in Nürnberg wurde Dr. Sabine Amberg-Schwab vom ISC für die Entwicklung einer flexiblen Folie für Photovoltaik mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis ausgezeichnet. Zum dritten Mal innerhalb weniger Jahre erhält ein Materialwissenschaftler des Fraunhofer ISC diese begehrte, mit 20.000 Euro dotierte Auszeichnung. Zu Ehren der Preisträgerin fand heute am Fraunhofer ISC ein Empfang statt.
Für den flächendeckenden Einsatz von Solarenergie zur Stromerzeugung ist es eine bahnbrechende Erfindung: Folie statt Glas zur Verkapselung der empfindlichen Elektronik gegen Sauerstoff und Feuchte. Die Vorteile liegen auf der Hand: Folie ist preisgünstiger, einfacher zu verarbeiten, hat geringeres Gewicht und ist außerdem flexibel. Sie ermöglichen neue Produktionsprozesse, mit denen sich die Herstellungskosten eines Photovoltaikmoduls deutlich senken lassen. Anstatt mit einzelnen Glasplatten zu hantieren, könnte man Solarzellen auf Kunststoff-Folie drucken und anschließend mit den Barrierefolien verkapseln: Photovoltaikmodule von der Rolle. Außerdem lassen sich auch neue Typen von leichten und formbaren Solarzellen herstellen. Doch bis überhaupt eine geeignete Folie produziert werden konnte, mussten viele Hürden genommen werden – eine Herausforderung für die Materialforscher des Fraunhofer ISC und ihre Kollegen vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Freising.
Dr. Sabine Amberg-Schwab vom Würzburger Fraunhofer ISC ist Expertin in Sachen Hybridpolymere, genannt ORMOCER®e – eine Eigenentwicklung des ISC. Fast 20 Jahre arbeiteten sie und ihr Team daran, ein Beschichtungsmaterial auf ORMOCER®-Basis zu entwickeln, das als wirkungsvolle Barriere gegen Sauerstoff und Wasserdampf eingesetzt werden kann. Entstanden ist ein Barrierelack, den die Forscher mit einem anderen bekannten Barriere-Material kombinierten: Siliziumoxid. »Das Ergebnis war erstaunlich«, so Amberg-Schwab: »Eine Barrierewirkung, die wesentlich besser ist, als sich allein aus der Addition der beiden Schichten erwarten ließe. Grund dafür sind spezielle Effekte, die zwischen den beiden Werkstoffen zur Wirkung kommen.«
Für den idealen Einsatz auf einer Folie entwickelte das Würzburger Team ein ORMOCER®-Beschichtungsmaterial, das sich gut verarbeiten und aushärten lässt. Eine besondere Hürde war der Damp-heat-Test: Die ausgehärtete Lackschicht muss bei 85 Grad Celsius und 85 Prozent Luftfeuchte stabil sein. Denn die Solarzellen sollen auf Dach oder Fassade den extremen Wetterbedingungen und Temperaturen möglichst lange standhalten. Die Freisinger Kollegen um Dr. Klaus Noller hatten die schwierige Aufgabe, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem sich die Barriereschichten perfekt und wirtschaftlich auf Folie aufbringen lassen. Gelungen ist das mit einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Die Lackieranlage wurde kontinuierlich optimiert, um die speziellen Anforderungen zu erfüllen: Die ORMOCER®e mussen staubfrei in extrem niedriger Schichtdicke, aber trotzdem als geschlossener Film aufgetragen werden. Dabei darf die beschichtete Seite zu keiner Zeit mit einer Walze Kontakt bekommen. Das würde die Schicht schädigen.
Joseph-von-Fraunhofer-Preis – Forschen für die Praxis
Seit 1978 verleiht die Fraunhofer-Gesellschaft alljährlich Preise für herausragende wissenschaftliche Leistungen ihrer Mitarbeiter, die anwendungsnahe Probleme lösen. Mehr als 200 Forscherinnen und Forscher haben diesen Preis inzwischen gewonnen. In diesem Jahr werden drei Preise mit jeweils 20 000 Euro vergeben. Dr. Sabine Amberg-Schwab vom ISC und Dr. Klaus Noller vom IVV erhielten für ihre Entwicklungen einen der drei Joseph-von-Fraunhofer-Preise.

Als Materialforschungsinstitut entwickelt das Fraunhofer ISC innovative nichtmetallische Werkstoffe für die Produkte von morgen. Das Institut stellt dabei bewusst volkswirtschaftliche und gesellschaftliche Herausforderungen, wie sie unsere Zukunft prägen werden, ins Zentrum seiner Arbeit: Energie, Umwelt und Gesundheit. In der gesamten Wertschöpfungskette – beginnend bei der Herstellung von Werkstoffen über deren Verarbeitung bis zum Produkt selbst – gilt es die Energie- und Ressourceneffizienz zu steigern. Unser Lösungsweg ist die stetige Verbesserung von Herstellprozessen und die Entwicklung neuer, multifunktionaler Materialien. Die Vorteile der Nanotechnologie werden verantwortungsbewusst genutzt, um das Spektrum der Eigenschaften und Funktionen von Werkstoffen zu erweitern.