Solare Anwendung von Schwarzglas - Zusammenarbeit mit Russland

17.12.2014 Erfolgsgeschichten

Der Einsatz alternativer Energien hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Einen großen Anteil daran hat die Photovoltaik. Ein teils unbeachteter, aber wichtiger Bestandteil jedes Photovoltaikmoduls ist Glas. Es kommt sowohl als Träger, als auch als schützendes Abdeckmaterial zum Einsatz.

Dünnschichtsolarzellen erreichen derzeit eine Energieausbeute von ca. 20 Prozent. Eine Möglichkeit der Erhöhung des Wirkungsgrades liegt in der Erhöhung der Prozesstemperaturen bei der Schichtherstellung. Dies ist jedoch aufgrund der zurzeit verwendeten Substratgläser, auf denen die Schicht abgeschieden wird, nicht möglich. Der Einsatz des neuen Schwarzglases ermöglicht aufgrund seiner Zusammensetzung und der damit im Zusammenhang stehenden höheren Glasübergangstemperatur (TG) höhere Prozesstemperaturen. Somit sind bessere solare Ausbeuten erreichbar.

Mit Abfall zu Energie

Die durchgeführte Arbeit zum Schwarzglas beschäftigte sich mit der Verwendung von Industrieabfällen für die Herstellung von Flachglas als Substratmaterial für die Dünnschichtphotovoltaik. Aufgrund seiner Zusammensetzung weist dieses Glas eine schwarze Färbung auf. Das Projekt hatte zum Ziel, eine geeignete Zusammensetzung für dieses Schwarzglas zu finden, die sich unter Berücksichtigung der chemisch-physikalischen Eigenschaften zu einem Flachglas verarbeiten lässt. Bisherige an der TU Freiberg durchgeführte Untersuchungen zeigten die Möglichkeiten von Schwarzglas sowie seine umwelttechnische Bedeutung beim Recycling von Schlacken und anderen mineralischen Reststoffen.

Mehrwert der internationalen Zusammenarbeit

Die Russische Chemisch-Technologische Universität in Moskau beschäftigte sich in der Vergangenheit ebenfalls umfangreich mit der Herstellung von Glaskeramiken unter Verwendung metallurgischer Schlacken. Die hierbei entwickelten Technologien wurden für die Herstellung von dekorativen Wand- und Fußbodenfliesen industriell umgesetzt. Der reiche Erfahrungsschatz der russischen Wissenschaftler für die Herstellung von gewalztem Schwarzglas konnte bei der Umsetzung der Projektidee genutzt werden.

Besondere Ergebnisse und Erfolge

Im Laufe des Projektes der Technischen Universität Bergakademie in Freiberg und Russischen Chemisch-Technologischen Universität in Moskau wurden gemeinsam neue Zusammensetzungen entwickelt und entsprechende Versuchsschmelzen durchgeführt.
Es kam zum Einsatz eines neuartigen Ofens für große Laborschmelzen.
Dies ermöglichte eine gezielte Beeinflussung der Gasatmosphäre im Schmelzprozess, was sich letztlich auf die Endeigenschaften der erhaltenen Gläser auswirkte.
Durch die Steuerung der Ofenatmosphäre lassen sich die chemischen Verhältnisse im Glas derart verändern, dass auch wertvolle Rohstoffe aus den Restmaterialien zurückgewonnen werden können.
Es wurden erste Walzversuche durchgeführt und die Eigenschaften der erhaltenen Gläser auf ihre Eignung als Substratglas untersucht.