Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Photovoltaik hat das Potential einer zukunftsweisenden Energieversorgung. Sinnvoll ist der Einsatz in den Industriestaaten in der Geb\u00e4udeintegration. F\u00fcr derartige individuelle, der Geb\u00e4udestruktur in Form, Farbe und Verwendungsart angepasste PV-Elemente sind bisher nicht realisierte Fertigungsprozesse mit dem Merkmal der Ressourcenschonung sowie der Steigerung des Automatisierungsgrades mit dem Bau einer Pilotanlage zu verwirklichen.
\nDer Trend zur Materialminimierung nach immer d\u00fcnneren und gr\u00f6\u00dferen Solarzellen ist bez\u00fcglich der Zellenverbindungs- und Einbettungstechnik zu ber\u00fccksichtigen.
\nUnterschiedliche L\u00f6ttechnologien sind in bezug auf ihre Reproduzierbarkeit und Kostenoptimierung zur Lebensdauererweiterung der Solarmodule zu untersuchen. Der optimal anzuwendende Automatisierungsgrad sollte ermittelt werden.
\nF\u00fcr geschoss\u00fcbergreifende PV-Fassadenelemente ist ein Laminator auf dem Markt nicht erh\u00e4ltlich. Ein Gro\u00dflaminator f\u00fcr aufmassbezogene Glas-Glas-Solarmodule ist daher in Eigenregie zu entwickeln und in den automatisierten Fertigungsprozess einer Pilotanlage einzubeziehen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenSolarzellen-Verschaltungstechnik: F\u00fcr die L\u00f6ttechnik sind w\u00e4hrend der Projektierungsphase Sondierungsgespr\u00e4che mit potentiellen Experten im Sondermaschinenbau, in der Automatisierungstechnik und in der L\u00f6ttechnologie zu f\u00fchren. Bei diesen Vorgespr\u00e4chen werden die Kooperationspartner festgelegt, die auf Basis von Mustererstellungen, mit unterschiedlichen L\u00f6tverfahren, mit weltweit verf\u00fcgbaren Solarzellentypen und Formaten, auf eigens herzustellenden Versuchseinrichtungen die L\u00f6tanlage konstruieren, den ben\u00f6tigten und m\u00f6glichen Automatisierungsgrad ermitteln und letztendlich die Pilotanlage herstellen und die ersten Fertigungsabl\u00e4ufe fachtechnisch begleiten. Abschlie\u00dfend erfolgen Umwelttests und Langzeitversuche.
\nLaminiertechnik: Die Verf\u00fcgbarkeit von Materialien, die einer Schl\u00fcsselposition f\u00fcr den Bau der Laminieranlage zuzuordnen sind, wurden weltweit ermittelt. Geeignete Produkte wurden in Versuchsanlagen auf ihre Eigenschaften f\u00fcr den sp\u00e4teren Einsatzfall untersucht. Nach Festlegung des Sondermaschinenbauers schlie\u00dfen sich die Konstruktion und der Bau der Anlage an, wobei das bisher in der Photovoltaik nicht realisierte Fl\u00e4chenma\u00df, die Einbeziehung der Anlage in die sp\u00e4tere Inline -Fertigung und die besondere Schonung der Ressourcen (elektrischer Energiebedarf, K\u00fchlwasser) zu beachten sind.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Solarzellen-Verschaltungstechnik: F\u00fcr die L\u00f6ttechnik sind unterschiedliche L\u00f6tarten zu untersuchen. In Frage kommen B\u00fcgell\u00f6ten, Strahlungsl\u00f6ten und Hei\u00dfluftl\u00f6ten. In den ersten L\u00f6tversuchen erwies sich das B\u00fcgell\u00f6ten wegen der ben\u00f6tigten Anpresskr\u00e4fte, speziell unter Ber\u00fccksichtigung der stetig d\u00fcnner werdenden Solarzellen und der unterschiedlichen Oberfl\u00e4chenbeschaffenheiten (Welligkeiten), als nicht zukunftsweisend. Eine \u00fcberschaubare Realisierbarkeitschance lie\u00dfen die theoretischen Kenntnisse zum Strahlungsl\u00f6ten mit verf\u00fcgbaren handels\u00fcblichen Komponenten zu. Weitere fertigungstechnische Parameter wie u. a. das Erreichen von Takteinheiten, der Einsatz bei allen verf\u00fcgbaren Solarzellen, die universelle Verwendung von Verbindungsb\u00e4ndern und das optische Erscheinungsbild sind zu ber\u00fccksichtigen. Es wurden daher das Strahlungsl\u00f6ten und das Hei\u00dfluftl\u00f6ten als vergleichbare technische Varianten detailliert untersucht und projektiert.
\nVorversuche zeigten eindeutig, dass die Dicke der Solarzelle einen ma\u00dfgeblichen Einfluss auf die erforderlichen L\u00f6tzeiten hat. Eine Temperatur\u00fcberwachung der Solarzellen erschien daher als unbedingt erforderlich. Letztendlich haben sich beide L\u00f6tarten f\u00fcr die individuelle Verarbeitung der weltweit verf\u00fcgbaren, unterschiedlichen Solarzellen, als sinnvoll erwiesen. F\u00fcr die automatische Pilot-Verstringeranlage ist weiterhin das Strahlungsl\u00f6ten favoritisiert.
\nSolarzellen sind sehr bruchempfindlich. Weitere intensive Vorversuche galten daher der Untersuchung eines schonenden Transportes innerhalb der L\u00f6tanlage. Hierzu geh\u00f6ren Pr\u00e4zisionsf\u00f6rderb\u00e4nder die eng tolerierte Schrittma\u00dfe zulassen sowie kameratechnische \u00dcberwachungssteuerungen zur Lageerkennung und Aussortierung von mechanisch fehlerhaften Solarzellen.
\nLaminiertechnik: Der spezifische Einsatz von Solarmodulen am und im Geb\u00e4ude bedingt eine Anpassung des Produktes an die architektonischen und statischen Anforderungen. Unterschiedliche geometrische Ma\u00dfe und Formen f\u00fcr geschoss\u00fcbergreifende Ebenen, mit angepassten statisch bestimmten Glasst\u00e4rken, sind zu realisieren. Die Problemstellung ist die Entwicklung geeigneter Prozesstechnologien mit der Ermittlung zugeh\u00f6riger Fertigungsprozesse. F\u00fcr die Geb\u00e4udeintegration sind Glas\/Glas-Solarmodule mit den Abmessungen von 3 Meter mal 2 Meter zu realisieren. Hierf\u00fcr k\u00f6nnen Glasst\u00e4rken bis zu 2 x 12mm statisch erforderlich sein. Es sind symmetrische Aufbauten (2 x gleiche Glasst\u00e4rken) wie auch asymmetrische Aufbauten (Gl\u00e4ser unterschiedlicher Dicke, Glas\/ Tedlar-Laminate) herzustellen.
\nUnter Einsatz einer vorhandenen, kleinen Laminieranlage wurden Vorversuche zur Beurteilung von unterschiedlichen Materialien der Andruckfolie durchgef\u00fchrt. F\u00fcr die Vielfalt an Aufbauvarianten der Laminate galt es durch Simulationen in der kleinen Laminierkammer Prozessparameter aufzustellen, um Vorgaben f\u00fcr die gro\u00dfe Laminieranlage zu ermitteln. Temperatur, Vakuum und Andruckprofile sind bez\u00fcglich ihrer Werte und Zeitverl\u00e4ufe beeinflussbar zu gestalten. Vorversuchen mit dem Kleinlaminator haben f\u00fcr die Projektierung der Laminator-Pilotanlage entscheidende Erkenntnisse gebracht.Einen entscheidenden Einfluss zur Herstellung von Laminaten hat die Temperaturverteilung. Zur Vermeidung von Blasenbildung innerhalb der EVA-Schmelzkleberfolie ist w\u00e4hrend der Andruckphase eine pr\u00e4zise Homogenit\u00e4t gefordert. Durch individuelle Regelbarkeit von Heizfl\u00e4chen wird dieser zwingenden Vorgabe gerecht. Wird nicht die gesamte Heizplattenfl\u00e4che ben\u00f6tigt, soll sich durch Abschaltung von Heizzonen eine Reduzierung des Energiebedarfs ergeben.
\nDie Produktqualit\u00e4t wird u. a. durch die Vernetzung des Schmelzklebers bestimmt. Durch Molek\u00fclkettenbildung wird die Haftung zu den Solarzellen, den Gl\u00e4sern bzw. zur Tedlarfolie aufgebaut. Fehler im Vernetzungsprozess sind zu vermeiden, sie sind nicht unbedingt erkennbar und wirken sich erst in einer geringeren Langzeitstabilit\u00e4t aus.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
In der PV-Szene wurde dieses Vorhaben durch Besichtigungen unserer Fertigungsst\u00e4tte ausgiebig pr\u00e4sentiert. Auch aus dem Ausland haben Interessenten Gesamtfertigungseinrichtungen und Teilsysteme angefragt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die ermittelten technologischen- und fertigungstechnischen Parameter f\u00fcr die elektrische Verschaltung von Solarzellen sowie die gesammelten Erkenntnisse f\u00fcr eine geeignete Einbettungstechnik erbrachten die erforderlichen Basisdaten f\u00fcr die \u00dcbertragung dieser Techniken auf eine automatisierte, funktionsf\u00e4hige Pilotanlage. Das Ziel zur individuellen Verarbeitung von weltweit verf\u00fcgbaren verschiedenen Solarzellen ist somit erreicht.
\nMit dem jetzt vorhandenen Know-how lassen sich f\u00fcr zuk\u00fcnftige Fertigungsanlagen f\u00fcr aufmassbezogene, in der Architektur verwendete Solarmodule, optimale Fertigungsanlagen konzipieren sowie die Fertigungsabl\u00e4ufe gestalten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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