Folienbasierte Gebäudehüllen mit integrierter Elektronik

Die folienbasierte Integration elektronischer Bauelemente liegt im Trend. Architektonisch ansprechendes Beispiel ist die Fassade der Allianz-Arena in München. Sie besteht aus Fluorpolymerfolien. Forscher arbeiten nun an der wirtschaftlichen Herstellung solcher Foliensysteme. Dabei spielt auch das Kleben eine Rolle.

Einem Forscherteam aus drei Fraunhofer-Instituten gelang jetzt ein wesentlicher Fortschritt auf dem Weg zur wirtschaftlichen Integration elektronischer Bauelemente in flexible, folienbasierte Gebäudehüllen. Im Rahmen des Projektes „flex 25“ wurden erstmals erfolgreich neue und kostengünstige Verfahren zur Beschichtung von Fluorpolymerfolien angewendet. Die Folien wurden in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren mit einem mehrlagigen Schichtsystem zum Schutz der Bauelemente vor Wasserdampf beschichtet und an der Wetterseite langzeitstabil optisch entspiegelt. Die Umsetzung des Rolle-zu-Rolle Verfahrens ermöglicht sehr geringe Produktionskosten und eine großflächige Funktionalisierung von Membranelementen von nahezu unbegrenzter Länge. Um hohe Barrierewirkung gegenüber Wasserdampf und Sauerstoff und gleichzeitig eine hohe optische Transmission der beschichteten Folie zu gewährleisten, mussten im Rahmen des Projektes bestehende Vakuum- und Atmosphärenbeschichtungsverfahren auf witterungsstabile Foliensubstrate überführt werden. Ziel war die Herstellung einer oberflächenveredelten Kunststofffolie für die Verkapselung von flexiblen elektronischen Bauelementen. Mit derartigen Bauelementen lassen sich aktive Gebäudekomponenten in großflächigen Szenarien gestalten – beispielsweise zur Funktionalisierung flexibler Membrandächer oder für die Ausstattung von bereits bestehenden Gebäudefassaden oder Industriedächern mit Solarzellen. Sowohl großflächige Fassaden als auch Membrandächer erlauben aufgrund ihrer geringen Tragfähigkeit häufig keine Installation von klassischen glasverkapselten Solarmodulen.

Hochwertige Barriereschichten

Der von den drei Fraunhofer-Instituten FEP, ISC und IVV gemeinsam entwickelte Fertigungsprozess bietet die Möglichkeit, im Pilotmaßstab konstant hochwertige Barriereschichten mit einer Wasserdampfdurchlässigkeit von 0,002 g/(m2d) bei 38 °C und 90 % Luftfeuchtigkeit auf Fluorpolymerfolien als Substrat herzustellen. Jetzt arbeitet das Forscher-Team daran, den neuen Prozess in industrielle Anwendungen zu überführen. Dazu müssen allerdings noch Fragen zur Langzeitwitterungsstabilität, Wärme-Feuchte-Beständigkeit sowie Integration der entwickelten Folie in Bauelemente beantwortet werden. Auch das Zusammenspiel zwischen Bauelement, Klebstoffen und Funktionsfolie gilt es noch im Detail zu erforschen.