Technikum Vakuumbeschichtung

Wir erarbeiten Lösungen basierend auf funktionalen Beschichtungen für die Bereiche Photovoltaik, Solarthermie, Energieeffizienz, Dünnschichtbatterien und Wasserstofftechnologie. Der anlagentechnische Schwerpunkt liegt auf dem Sputterverfahren, welches wir für verschiedene technische Lösungen anwenden.

Unser Leistungsspektrum umfasst Machbarkeitsstudien, Kleinserienfertigungen sowie Produktentwicklungen bis hin zu den fertigen industriellen Prototypen. Dabei wird das gesamte Spektrum der Schichtentwicklung von den Grundlagen über Demonstratorfertigung bis zur Charakterisierung der Langzeitbeständigkeit abgedeckt.

Wir arbeiten sowohl mit Firmen zusammen, die selbst Beschichtungen durchführen, mit Anlagenbauenden oder mit den Firmen, die beschichtete Halbzeugen in ihren Produkten einsetzen.

Optische Simulation / Design von Dünnschichtsystemen

Unser Simulationsprogramm RAT.
© Fraunhofer ISE
Unser Simulationsprogramm RAT.

Mit unserer eigenen Software RAT designen und optimieren wir Dünnschichtsysteme im Hinblick auf Reflektion, Transmission oder Absorption in unterschiedlichen Spektralbereichen (visuelles Spektrum, AM1.5 Solarspektrum oder Spektralbereiche verschiedener Solarzellen) oder Farbkoordinaten. Daneben charakterisieren wir unsere auf den Sputteranlagen hergestellten Schichten mittels optischer Messungen im Fourierspektrometer und können so Brechungsindex und Schichtdicken mittels Simulation bestimmen. 

Wir charakterisieren Reflektion, Transmission und Absorption, Farbkoordinaten von Mustern unserer Kundschaft. Dabei verfügen wir über eine umfangreiche Expertise im Umgang mit unterschiedlichen Oberflächen und Geometrien. 

Schichtentwicklung und Musterbeschichtung

Prototyp einer beschichteten mit MorphoColor® beschichteten Motorhaube. Sie verfügt über 120 PERC-Schindel-Solarzellen mit einer Gesamtleistung von 115 Watt.
© Fraunhofer ISE
Prototyp einer beschichteten mit MorphoColor® beschichteten Motorhaube. Sie verfügt über 120 PERC-Schindel-Solarzellen mit einer Gesamtleistung von 115 Watt.

Für die verschiedensten Anwendungen entwickeln wir Schichtsysteme und optimieren diese in Bezug auf Beständigkeit, Skalierbarkeit und Serienfertigung. 

Photovoltaik

  • Transparente Elektroden für organische und Perowskit-PV, Dünnschichtsolarzellen und LEDs
  • Ladungsträgerselektive Schichten 
  • Farbige PV Deckgläser (MorphoColor®)
  • Anti-Reflex-Schichten
  • Dotierschichten

Solarthermie

  • Niedertemperaturselektive Absorberschichten auf innovativen Substratmaterialien (z. B. Ultrahochleistungsbeton) 
  • Hochtemperaturstabile selektive Absorberschichten für Parabolrinnenkollektoren, Solarturmreceiver
  • Hochtemperaturstabile Spiegelschichten (Sekundärkonzentrator für Solartürme)
  • Spiegelschichten für Primärspiegel

Energieeffiziente Komponenten für den Fenster- und Fassadenbereich

  • Low-e Beschichtungen und Sonnenschutzschichten auf Glas und Polymerfolien
  • Optisch schaltbare Systeme
  • Vakuumisolationsverglasung

Brennstoffzellen und Wasserstoffbereitstellung 

  • Schutzschichten für Bipolarplatten

Prozesstechnik

  • O2-Sensoren für PVD-Beschichtungsanlagen, Medizintechnik
  • KI für Prozessautomatisierung

Sonderanwendungen

  • Lötfähige Schichten auf herkömmlich nicht lötfähigen Oberflächen
  • Basisschichten für Laserübertragung 
  • Korrosionsschutzschichten für elektrochemische Anwendungen
  • Funktransparentes Isolierglas
  • Vogelschutzglas
  • Schichten für Laser Forward Transfer (LFT)

Design und Durchführung von Beständigkeitstests

Beständigkeitstests in einer Klimakammer.
© Fraunhofer ISE
Beständigkeitstests in einer Klimakammer.

Mit unseren Kundinnen und Kunden beurteilen wir die Anforderungen an die jeweiligen Schichtsysteme und wählen dann geeignete Beständigkeitstests aus. Mögliche Testmethoden sind:

  • Test bei erhöhten Temperaturen bis zu 1000°C an Luft, im Vakuum oder in inerter Umgebung. Hierfür stehen Öfen unterschiedlicher Größen und Einsatzmöglichkeiten zur Verfügung.
  • Test in zwei Klimakammern zur Belastung der Proben mit Feuchte und Temperatur, bei Kondensation und durch UV-Strahlung
  • Mechanische Abriebtests
  • Beständigkeitstests in verschiedenen chemischen Bädern
  • Elektrochemische Korrosionstests

Beschichtung großflächiger Demonstratoren auf industrienahen Beschichtungsanlagen

Pilotbeschichtung von 4 m langen Absorberrohren.
© Fraunhofer ISE
Pilotbeschichtung von 4 m langen Absorberrohren.

Auf unseren drei Sputteranlagen können wir die unterschiedlichsten Materialien und Geometrien beschichten. Wir haben Erfahrung mit der Beschichtung von Glas, Stahl, Metallen, Geweben und Kunststoffen. Unsere Expertise bezieht sich dabei sowohl auf flache Substrate als auch auf gekrümmte Geometrien und Rohre.  

Ins unseren Anlagen beschichten wir zudem große Demonstratoren bis zu einer Beschichtungsgröße von 1,5 m x 6 m und fertigen Kleinserien.

Weitere Informationen zu diesem Forschungsthema

 

Funktransparentes Isolierglas

Moderne Glasfassaden mit gutem Mobilfunkempfang

 

Flyer

Farbige Solarmodule für die Integration in Gebäuden

 

Farbige PV-Module mit Fraunhofer ISE-Patent erreichen Marktreife