Prakt ijk in beeld

Duitse onderzoekers zijn erin ge slaagd om zonnepanelen zic hzelf te laten reinigen

Het reinigen van glazen gevels en zonne-installaties is duur en tijdrovend. Vuil vermindert het rendement van zonnepanelen. Redenen genoeg om opper vlakken te onderzoeken die deze inspanning minimaliseren. Het Fraunhofer Institute for Organic Electronics, Electron Beam and Plasma Technology FEP is er nu in geslaagd om binnen het door de Europese Unie gefinancierde NewSkin-project kristallijn titaniumoxide aan te brengen op ultradun glas door middel van een roll-to-roll-proces.

“We richten ons op foto-geïnduceerde hydrofiliciteit op opper vlakken”, legt afgestudeerd student Valentin Heiser van Fraunhofer FEP uit. “Om dit ef fect op te schalen, brengen we voor het eerst kristallijn titaniumoxide aan op ultradun glas in een roll-to-roll-proces. Dit is zeer ef ficiënt. Het ultradunne en lichtgewicht glas kan achteraf worden aangebracht op gevels of direct worden verwerkt in zonnepanelen als een composietmateriaal - en zelfs op gebogen opper vlakken.”

Titaandioxide verandert zijn hydrofiliciteit. Ze zijn waterafstotendheid bij blootstelling aan UV-straling (activering door zonlicht bijvoorbeeld). Onbestraald is het hydrofoob. Na bestraling is het superhydrofiel. In het geval van foto-geïnduceerde hydrofiliciteit verandert het opper vlak na ca. 30 minuten bestraling met zonachtig UV-licht.

Op opper vlakken met een dergelijke titaandioxide-coating zorgt dit ef fect er voor dat er geen of slechts zeer weinig vuil kan worden afgezet. Als zich bijvoorbeeld verkeersstof, zand of ander vuil op glazen gevels of zonnepanelen afzet, wordt dit door de nachtelijke hydrofobiciteit van het opper vlak via parelende regendruppels weggespoeld. Bovendien zorgt de cyclische afwisseling van hydrofobe en superhydrofiele eigenschappen er voor dat het vuil zich overdag niet aan het opper vlak hecht.

DUN

De onderzoekers van Fraunhofer FEP hebben nu de eerste coatings ontwikkeld: Concreet werd een 30 cm brede en 20 m lange rol dun glas, met een glasdikte van 100 micrometer, gecoat met 30 – 150 nanometer titaniumoxide, in een rol- toroll systeem. Deze proef fabriek voor roll-to-roll coating van dun glas (FOSA LabX 330 Glass van VON ARDENNE) bevindt zich op Fraunhofer FEP

Een uitdaging voor dit showcaseproject is dat dun glas een heel nieuw substraat is met aanzienlijke hanteringseisen, aangezien het heel gemakkelijk breekt en gevoelig reageert op thermische en mechanische spanningen. Ten tweede bereikt titaandioxide zijn speciale eigenschappen van hydrofobiciteit en hydrofiliciteit alleen als het kristallijn is. Hier voor zijn tijdens de productie hoge temperaturen vereist. Sputtercoatings met deze eisen konden tot nu toe niet in de roll-to-roll-technologie worden geïmplementeerd, omdat gangbare substraten, zoals films, niet bestand waren tegen de hoge temperaturen. Hier biedt dun glas een alternatief.