Компания EXXERGY и её дочерняя компания EXXOSQEL совместно с Институтом исследований силикатов Общества Фраунгофера (Fraunhofer ISC, Вюрцбург) разработали покрытие, повышающее прочность тонкого стекла для фотоэлектрических модулей. О результатах Fraunhofer ISC сообщил 19 октября; демонстратор технологии представлен на выставке glasstec 2026 в Дюссельдорфе (20–23 октября).
Стекло составляет 70–80 % массы солнечного модуля. Типовые модули весят 11–13 кг/м², модули повышенной прочности — около 16 кг/м². Уменьшить толщину стекла мешает его прочность: стандартное солнечное стекло имеет толщину 3,2 мм, а термическая закалка при толщине 2 мм и менее применима лишь ограниченно. Химическое упрочнение (ионный обмен натрия на калий) даёт меньше искажений, но, по оценке разработчиков, сложно, энергоёмко и плохо масштабируется.
Как работает покрытие
Прочность стекла снижают микротрещины, которые образуются на поверхности при охлаждении и горячем формовании. Новый состав наносится по специально адаптированной технологии и образует трёхмерно сшитый композит, который реагирует с гидроксильными группами поверхности стекла и на молекулярном уровне связывает берега микротрещин. Дефекты перекрываются и частично «залечиваются», а энергия, необходимая для разрушения стекла, возрастает.
В лабораторных испытаниях прочность стекла толщиной 2 мм по сравнению с незакалённым образцом без покрытия выросла до 4 раз, толщиной 1 мм — до 7 раз. По расчётам разработчиков, это позволяет уменьшить массу стекла до 40 %, а массу модуля — примерно на 30 % в зависимости от конструкции: модуль массой 16 кг/м² станет легче примерно до 11 кг/м². Более лёгкие модули позволят облегчить и несущие конструкции.
Ранее Центр кремниевой фотовольтаики Fraunhofer CSP (Галле) изготовил с EXXOSQEL прототип модуля «стекло — стекло» размером 300×200 мм с лицевым и тыльным стеклом толщиной по 1 мм. По данным CSP, покрытие практически не снизило КПД модуля; испытания на град и долговременную стойкость крупноформатных модулей ещё предстоят.
Следующие шаги
По данным EXXERGY, технология достигла 6-го уровня технологической готовности (TRL 6): изготовлены первые прототипы стандартных размеров, проходят испытания в реальных условиях. Следующая цель — TRL 7. Fraunhofer ISC отвечает за синтез материала в объёмах до 100 л, нанесение покрытия и автоматизацию процесса, Fraunhofer CSP — за адаптацию к форматам модулей и испытания, EXXOSQEL готовит промышленное внедрение.
«Мы создаём трёхмерно сшитый композит из нескольких компонентов», — пояснил генеральный директор EXXOSQEL Томас Зауэр. «Мы хотим организовать нанесение нового покрытия так, чтобы его можно было легко встроить в существующие производственные процессы», — отметил руководитель направления химических покрытий Fraunhofer ISC доктор Фердинанд Соморовски.
