Im Dienst der Photovoltaik – Arkema implementiert eine besonders dynamische F&E-Strategie.

Die Lebensdauer eines Solarmoduls liegt zwischen 20 und 30 Jahren. Die Bestandteile des Moduls müssen daher gewährleisten, dass es eine ausgezeichnete Leistung über den langen Zeitraum bietet.

Arkema hat sich dieser Herausforderung mit Hilfe einiger ihrer Polymere gestellt. Die Gesellschaft ist bereits seit 2001 auf dem Photovoltaikmarkt aktiv.

Sie bietet Polymere an, die für den Aufbau photovoltaischer Solarmodule hervorragend geeignet sind. Einige dieser Polymere versprechen attraktive Anwendungsmöglichkeiten im Photovoltaiksektor.

Dies ist der Fall bei Evatane-Harzen, die zur Einkapselung des Siliziums in den photovoltaischen Zellen verwendet werden, bei Kynar-Film, der die isolierende Hinterwand des Moduls bildet, sowie demnächst auch bei PMMA, das zur Herstellung von Linsen zur Fokussierung der Sonnenstrahlen eingesetzt werden soll.

Dynamische F&E-Strategie

Zur Entwicklung dieser Produkte implementiert Arkema eine besonders dynamische Forschungs- und Entwicklungsstrategie.

• Im Rahmen des Ziels der Verlängerung der Lebensdauer und der Optimierung der Leistungen von Solarmodulen plant die Gesellschaft, den Teilnehmern des Photovoltaiksektors Lösungen zum besseren Schutz von elektrischen Schaltkreisen und aktiven Materialien in photovoltaischen Modulen bereitzustellen. 
• Im Rahmen des Ziels der Senkung des Zeit- und Kostenaufwands für die Fertigung der Module werden zusammen mit Herstellern aus der Photovoltaikbranche gemeinsame Entwicklungsprogramme ins Leben gerufen, um die Produktionsprozesse weiterhin zu verbessern. „Wir wollen Polymere anbieten, die für die Herstellung von Solarmodulen maßgeschneidert sind, und globale Lösungen entwickeln, um Herstellern bei der schnelleren und billigeren Produktion zu helfen", erläutert Dominique Plee, Wissenschaftliche Leiterin des Bereichs Energie bei Arkema.

Evatane: Das ideale Einkapselungsmittel

Evatane-Polymere sind Ethylenvinylacetatharze (EVA) mit hohem Vinylacetatgehalt, die in zahlreichen verschiedenen Anwendungen verwendet werden, wie etwa in Heißklebstoffen, Verpackungsfilm, halogenfreien Kabelummantelungen, Halbleitern und vielem mehr.

Beim Aufbau von Solarmodulen sorgen EVA für die Haftfähigkeit der verschiedenen Schichten (Glas, Silizium, Hinterwand) sowie für den Schutz des Siliziums und der elektrischen Schaltkreise. Die Eigenschaften von Evatane-Polymeren sind für die Moduleinkapselung ideal:

Dank des Verfahrens zur Röhrenfertigung bieten Sie eine hervorragende Transparenz, eine hohe UV-Resistenz, eine gute elektrische Isolation und gute Vernetzungsfähigkeiten.

„Evatane-Polymere werden bereits seit einigen Jahren produziert und haben ihre langfristige Beständigkeit und Stabilität bewiesen. Wir optimieren sie ständig. Unser Ziel ist, ein Produkt anzubieten, das leicht und schnell verwendbar ist und den Teilnehmern des Photovoltaiksektors mehr Anwendungsmöglichkeiten denn je bietet. Diese Hersteller setzen unser Produkt in Verbindung mit anderen Komponenten auf der Grundlage ihres eigenen ‚Rezepts' ein", erläutert Evatane-Produktmanager Martin Burki.

Kynar-Film: Schutz für photovoltaische Zellen

Kynar-PVDF (Polyvinylidenfluorid) wird bei der Herstellung des Filmes benutzt, der die Hinterwand der Module bildet. Er gewährleistet die Langlebigkeit der photovoltaischen Zellen und steigert ihren Ertrag. Zu den wichtigsten Vorteilen von Kynar-Film gehören u.a. seine unkomplizierte Verarbeitung und seine UV-Widerstandsfähigkeit, seine Resistenz gegenüber Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen sowie die Stabilität seiner weißen Farbe, die die Reflektion des Lichts zum Silizium unterstützt.

„Kynar-Film bietet echte Qualitäten im Hinblick auf den Schutz vor UV-Strahlen. Den Erhalt dieser Qualitäten über längere Zeiträume hinweg mussten wir allerdings noch nachweisen. Zu diesem Zweck haben wir Proben in „Klimakammern", die den Alterungsprozess beschleunigen, extremen Temperatur-, Feuchtigkeits-, UV- und ähnlichen Bedingungen ausgesetzt. Ergebnis: Kynar-Film bietet einen besonders effektiven Alterungswiderstand, ganz ohne Vergilben oder Versprödung", erläutert Anthony Bonnet, der als Forschungs- und Entwicklungsleiter für Fluorpolymere im Forschungs- und Entwicklungszentrum Cerdato im französischen Serquigny tätig ist. Es ist ein vielversprechendes Produkt, und Anthony Bonnet freut sich bereits darauf, dass „2008 das Krönungsjahr für den Kynar-Film sein wird".

PMMA: Eine neue Generation von Solarmodulen?

Forscher der Altuglas International, einer Tochtergesellschaft der Arkema, arbeiten derzeit an dem Ersatz von Glas durch PMMA (Polymethylmethacrylat) für die äußerste Oberfläche der Module, um diese kostengünstiger zu machen.

PMMA bietet inhärente Qualitäten, die es im Hinblick auf den Photovoltaiksektor zu einem Material der Zukunft machen. Zu diesen Qualitäten zählen:

eine ausgezeichnete Transparenz, ein sehr hoher Widerstand gegenüber UVStrahlen und Verwitterung, eine hohe Designflexibilität sowie eine ausgezeichnete Oberflächenhärte, die es vor Kratzern schützt.

Im Moment stehen die hohen Kosten für Solarmodule in Zusammenhang mit dem Preis von Silizium. Folglich bemühen sich die Forscher um die Entwicklung von Modulen, die genauso viel Energie produzieren, dazu jedoch weniger Silizium benötigen.

Eine dieser Lösungen ist die Verwendung von Linsen, die das Licht auf einer bestimmten Oberfläche fokussieren, auf der sich schmale Siliziumstreifen befinden.

„PMMA ist in diesem Zusammenhang äußerst wichtig. Glaslinsen sind schwer und schwierig herzustellen. Dank seiner ausgezeichneten Transparenz, seiner leichten Formbarkeit und Handhabung und seiner Beständigkeit kann PMMA zur Herstellung effizienter Linsen benutzt werden", erklärt Pierre-Louis Lambert, Entwicklungsleiter für PMMA bei Altuglas. Im Medizin- und Kfz- Sektor sind PMMA-Linsen bereits im Einsatz. Im Hinblick auf Solarmodule jedoch wird PMMA hohen Temperaturen standhalten müssen.

„Hier setzt sich die Altuglas International von anderen ab, da sie ein auf dem Markt einzigartiges Produkt im Angebot hat: ein PMMA, das 100 °C standhalten kann. Dementsprechend betreiben wir auch Forschungen auf dem Gebiet des PMMA mit hoher Thermalstabilität", führt Pierre-Louis Lambert weiter aus. Altuglas International ist an gemeinsamen Forschungsprojekten beteiligt, deren Ziel die Aufnahme von PMMA-Linsen in die Herstellung von Solarmodulen ist.

„Unserer Auffassung nach wird die Rolle des PMMA im Photovoltaiksektor immer bedeutender werden. Altuglas - das führende Unternehmen auf diesem Markt und der einzige Hersteller, der für hohe Temperaturen geeignete Produktvarianten anbietet - befindet sich in einer besonders günstigen Ausgangsposition zur Teilnahme an diesem jungen Markt", bemerkt Pierre-Louis Lambert abschließend.

Forschung für künftige Solarmodul-Generationen

Arkema beobachtet kontinuierlich die Technologien und Bedürfnisse des Photovoltaiksektors. Neue Lösungen werden bereits untersucht. Diese Lösungen beinhalten beispielsweise die Verwendung organischer Moleküle und Polymere sowie Herstellungsprozesse auf Beschichtungsbasis.

Dies würde eine schnellere Produktion, gleichzeitig allerdings auch eine kürzere Lebensdauer bedeuten. Diese Techniken könnten bei tragbaren Produkten (Lampen, Batterien, Kühlboxen, Telefonen usw.) verwendet werden, deren Nutzungsdauer meist kürzer ist als die von Solarmodulen.

Ein weiterer Forschungspfad betrifft die Verwendung photovoltaischer Dachverkleidungen für Gebäude, bei denen die Verkleidungen zur Wasserabdichtung und Stromerzeugung dienen würden, sowie den Einsatz von Solarmodulen außerhalb des Dachs.

Kontakt:
Aline Teyssier
Arkema France, Colombes
Tel.: +33 1 49 00 8374
Fax: +33 1 49 00 5270
aline.teyssier@arkema.com