Robuste Entspiegelungsschicht für solarthermische Parabolrinnenanlagen

(21.2.2004) Bei solarthermischen Parabolrinnenanlagen sind die schwarzen Absorber in der Brennlinie der Spiegel von Borosilicatglas-Röhren ummantelt. Diese reflektieren allerdings insgesamt rund 8% des Lichtes. Dipl.-Ing. Marta Krzyzak, Dr.-Ing. Gundula Helsch, Privatdozent Dr. habil. Gerhard Heide und Prof. Dr. Günther H. Frischat vom Institut für Nichtmetallische Werkstoffe der TU Clausthal haben deshalb zusammen mit der Firma Schott Rohrglas GmbH (Mitterteich) eine entspiegelnde Beschichtung entwickelt, welche die Lichtdurchlässigkeit der Glasrohre um bis zu 7% erhöhen kann: Trifft ein höherer Anteil des einfallenden Lichts auf den Absorber, erhöht dies nachvollziehbarerweise den Wirkungsgrad der Kollektoren. Schott hat die Entwicklung unter der Bezeichnung „Glaskörper mit poröser Beschichtung“ für Europa, den USA, Israel, Japan und China patentieren lassen.

AFM Aufnahme (atomic force microscope) der Antireflexionsschicht aus porösem Siliciumdioxid

Vor den „Glaskörpern mit poröser Beschichtung“ aus Clausthal bzw. Mitterteich gab zwar bereits Breitband-Entspiegelungsschichten, diese hatten aber den entscheidenden Nachteil, auf Borosilicatglas weder haft- noch wischfest zu sein. Dem rauhen Praxisbetrieb hielten sie demzufolge nicht stand; der gewünschte Effekt löst binnen kurzer Zeit auf. Die an der TU Clausthal entwickelten porösen Siliciumdioxidschichten mit einer Dicke von nur 110 Nanometern werden mittels Sol-Gel-Tauchmethode aufgebracht und bei 500°C eingebrannt. Die Sol-Gel-Methode hat gegenüber anderen Auftragsverfahren den Vorteil, dass nicht nur Flachglas, sondern auch das Innere von Glasröhren einwandfrei beschichtet werden können. Eine speziell entwickelte Sol-Gel-Rezeptur verleiht der Antireflexionsbeschichtung zudem ihre nunmehr hohe Haft- und Wischfestigkeit. Schott Rohrglas hat die Entwicklung vom Labormaßstab in die Produktion umgesetzt: Entspiegelte vier Meter lange Rohre, eingebaut in moderne Solarkraftwerke, befinden sich bereits testweise in einer großen Solarkollektoranlage in Kalifornien.