Konstruktion verschiedener Testkonzepte zur Ermittlung von effektiven Anti-Soiling-Beschichtungen auf Solarglas

Abstract

Schmutzabweisende und "Easy-To-Clean" Beschichtungen sind besonders in sonnenreichen Regionen von zunehmender Bedeutung für Betreiber von solartechnischen Anlagen, da in diesen Regionen hohe Staubkonzentrationen in der Luft vorherrschen und verschmutzte Glasoberflächen zu einem Leistungsverlust der Anlagen führen. Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war einerseits die Entwicklung von Testkonzepten zur künstlichen Bestaubung von schmutzabweisenden und "Easy-To-Clean" Beschichtungen und andererseits die Überprüfung der Langzeitstabilität dieser Beschichtungen mit Hilfe von beschleunigten Alterungstests. Die Wahl eines modularen Aufbaus für die Teststände machte es möglich die Anzahl der Prototypen für Vorversuche von drei auf einen zu reduzieren. Vorversuche zeigten, dass es mit Hilfe des Teststandes möglich ist, mehrere Substrate gleichzeitig und homogen zu bestauben. Bei den beschleunigten Alterungstests wurden die Substrate neben einer erhöhten Temperatur (T = 85°C) und einer UV-Bestrahlung von 165W=m2 auch zwei kombinierten Belastungen ausgesetzt. Zum einen einer Kombination aus erhöhter Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit (85°C bei 85 %rF) und zum anderen Temperaturzyklen von -40°C bis 85°C bei einer relativen Luftfeuchte von 85 %. Verluste der Funktionalität wurden durch die Messung der spektralen Transmission und des Kontaktwinkels ersichtlich.

Due to high dust concentration in the air, particularly in sunny regions, and consequential soiled glass surfaces, which leads to a loss of power of the plants, dirt-repellent and "Easy-To-Clean" coatings have an increasing influence on owners of solar technical power plants. The target of this master thesis was the development of testing methods for artificial soiling of dirt-repellent and "Easy-To-Clean" coatings, on the one hand, and testing its long-term stability by means of degradation tests, on the other hand. Using a modular construction for the test cabins made it possible to reduce the number of prototypes from three to one. Pre-tests showed that it is possible to soil multiple substrates simultaneously and homogeneously with the test cabins. During the degradation tests, the substrates were exposed to an increased temperature of 85°C, an UV-radiation of 165W/m2; and two combined stress tests. The combined stresses were on the one hand, a combination of high temperature and high humidity (85°C at 85 %rH), and on the other hand, temperature cycles from -40°C to 85°C at a relative humidity of 85 %. Losses of functionality have been visualized by measuring the spectral transmission and the contact angle.