Was tun mit schmutzigen Solarmodulen? Auszeichnung für Forscher vom Fraunhofer Institut in Halle

Die Verschmutzung von Solarmodulen durch Staub und Sand bringt erhebliche Ertragseinbußen beim zunehmenden Einsatz von Photovoltaikanlagen in Wüstenregionen mit sich. In seiner Doktorarbeit hat Dr. Klemens Ilse vom Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS die Ursachen erforscht, die Größenordnungen analysiert und Lösungsstrategien entwickelt. Dafür wurde er mit dem Werkstoffpreis der Schott AG ausgezeichnet.

Der mit 1500 Euro dotierte Preis wurde zum vierten Mal für herausragende Abschlussarbeiten übergeben, die am Fraunhofer IMWS entstanden sind. Dr. Matthias Müller, Executive Vice President Research & Development bei der SCHOTT AG, überreichte den Preis im Rahmen der digitalen Kuratoriumssitzung des Instituts. »Die Dissertation von Klemens Ilse zeichnet sich neben der fachlichen Qualität durch einen sehr hohen Anwendungsbezug aus. Die von ihm entwickelten Lösungen nehmen ein drängendes Problem in den Blick, haben die Ursachen für ein physikalisch komplexes Phänomen aufgeklärt und können einen wichtigen Beitrag für eine nachhaltige Energieversorgung leisten«, sagt Müller.

Ilse untersuchte in seiner Dissertation, die aus neun Einzelveröffentlichungen in internationalen Fachzeitschriften besteht, erstmalig Verschmutzungsprozesse auf den Oberflächen von Photovoltaik-Modulen in systematischer Weise und entwickelte dabei ein materialwissenschaftliches und modellhaftes Verständnis der chemisch-physikalischen Wechselwirkungen zwischen Staubpartikeln und Glasoberflächen unter natürlichen Umgebungsbedingungen. Neben einer Analyse von Materialproben aus unterschiedlichen Wüstenregionen etwa aus Katar und Chile gehörte zu seiner Arbeit auch die Entwicklung eines Versuchsaufbaus, mit dem sich Verschmutzungsprozesse im Labor nachstellen lassen. Zudem unternahm Klemens Ilse eine technisch-ökonomische Analyse verschiedener Strategien zur Verschmutzungsbekämpfung. Schließlich leitete er neue technologische Ansätze der Verschmutzungsreduzierung ab, beispielsweise durch aktive oder passive Tauprävention.

»Der Werkstoffpreis der Schott AG ist eine große Anerkennung für meine Arbeit, für die ich mich herzlich bedanken möchte. Für die detaillierten Analysen von Materialproben sowie die komplexe Entwicklung eines Teststands habe ich am Fraunhofer IMWS und auch durch die Kooperation mit der Hochschule Anhalt ideale Rahmenbedingungen gehabt. Die Auszeichnung bestätigt, wie relevant die untersuchten Fragestellungen sind und spornt mich an, weiter an innovativen Lösungen für einen effizienten Einsatz erneuerbarer Energien weltweit zu arbeiten«, sagt Ilse.

Mit jeweils 500 Euro wurden zwei weitere Arbeiten prämiert. Paul Schenk hat im Rahmen seiner gemeinsam mit der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur HTWK Leipzig entstanden Masterarbeit einen automatisierten Teststand für Schälprüfungen zur Bewertung von Kunststofflaminaten entwickelt und aufgebaut, die in Solarmodulen verbaut sind. Solche Schältests (Peeltests) sind ein gängiges Verfahren zur Qualitätskontrolle von Laminaten. Ebenso mit einem Anerkennungspreis bedacht wurde die Masterarbeit von Nicola D’Antrassi. Er beschäftigte sich mit der mechanischen Charakterisierung von Leichtbaumaterialien, die vor allem im modernen Großflugzeugbau eingesetzt werden. Basierend auf Experimenten und einer Datenauswertung verglich er zwei Varianten einer Testmethode hinsichtlich der Frage, wie sich damit Defekte durch Ermüdungserscheinungen im Material ermitteln lassen.

Um den Werkstoffpreis der Schott AG konnten sich alle Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler des Fraunhofer IMWS bewerben, ebenso alle, die eine mit dem Institut verbundene Master-, Diplom- oder Doktorarbeit abgeschlossen haben. Nach den Kriterien wissenschaftliche Leistung, Innovationshöhe, Professionalität und Anwendungsrelevanz wählte eine Jury unter den zahlreichen Einreichungen die drei Finalisten aus, die ihre Ergebnisse in kurzen Vorträgen dem Kuratorium präsentierten. Die Kuratoriumsmitglieder kürten dann den Sieger.