Projekt 09150/01

Entwurf und Errichtung einer Pilot-Sputteranlage zur selektiven Beschichtung von Absorberplatinen für Sonnenkollektoren

Projektträger

INTERPANE SolarBeschichtungs GmbH & Co. KG
Sohnreystr. 21
37697 Lauenförde
Telefon: 05273/809-205

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Vorhabens war es, die sehr guten Laborergebnisse des vorangegangenen Entwicklungsvorhabens AZ 1002 Umweltfreundliche Beschichtungen für Absorber von Sonnenkollektoren in eine konkrete Pilotproduktionsumgebung zu transferieren. Dazu sollte eine Pilotsputteranlage zur selektiven Beschichtung von Absorberplatinen für Sonnenkollektoren entwickelt und errichtet werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme, Freiburg war als Kooperationspartner in das Projekt eingebunden.
Während der verfahrenstechnischen Inbetriebnahme wurde das im Vorprojekt dargestellte Absorberschichtsystem auf die Inline-Sputteranlage übertragen und hinsichtlich Homogenität und optischer Eigenschaften optimiert. Das Ergebnis wurde durch optische Analysen und die Untersuchung der Gebrauchstauglichkeit kontrolliert. Mit den beschichteten Kupferbändern wurden Fertigungsversuche bei den Herstellern von Kollektoren und Finnenware durchgeführt.


Ergebnisse und Diskussion

Die auf der neuen Sputteranlage hergestellte selektive Beschichtung erreicht die im Vorprojekt dargestellten optischen Eigenschaften mit einem thermischen Emissionsvermögen (bei 100°) von 5% und einer solaren Absorption (AM 1,5) von 95%. Die thermische, chemische und mechanische Beständigkeit erreicht und übertrifft die Anforderungen, die aus international anerkannten Testvorschriften hervorgehen. Die Untersuchungen wurden auch am Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt und das Ergebnis wurde durch ein Prüfzeugnis nachgewiesen. Unter den gültigen Kriterien erreicht die selektive Beschichtung eine Einsatzlebensdauer von mindestens 25 Jahren in herkömmlichen Kollektoranlagen. Das beschichtete Kupferband lässt sich in den gängigen Verfahren zu Kollektoren verarbeiten und erfüllt die Anforderungen der Kollektorhersteller. Die selektive Beschichtung lässt sich bis zur Zerreißgrenze des Kupfers belasten ohne ihre Haftfähigkeit zu verlieren.
Mit der Aufnahme des Betriebes der Pilotfertigungsanlage begann die Herstellung solarer Absorberschichten mit höchster Selektivität mit dem z.Z. umweltfreundlichsten Beschichtungsverfahren auf dem breitesten weltweit zur Verfügung stehenden Kupferband (120 cm, KM). Auf Basis der gewonnenen Erfahrungen ist eine weitere Optimierung der Beschichtung und damit die Erschließung neuer Anwendungsfelder anzustreben, da die theoretischen Grenzen der Möglichkeiten selektiver Beschichtungen noch nicht erreicht sind.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse des Projektes wurden in zahlreichen Fachzeitschriften und auf Fachtagungen vorgestellt. Funktionsmuster fertiger Kollektoren und verarbeitetes Finnenmaterial wurden auf verschiedenen Fachmessen gezeigt.


Fazit

Die Produktqualität und Produktivität, die erreicht wurde, liegt an der Spitze des weltweit verfügbaren. Insofern koppelt sich an das produktionsseitig erreichte Minderbelastungspotenzial für die Umwelt ein erhebliches Kostenverringerungspotenzial für die künftige Herstellung von Solarkollektoren. Wesentlichen Anteil am Erfolg hat die Anwendung der parallel entwickelten Pyrosiltechnik bei SurA, Jena (ebenfalls ein Förderprojekt der Stiftung) zur Konditionierung der Bleche.