清洁玻璃幕墙和太阳能装置既费钱又费时。污垢会降低太阳能组件的产量。然而，弗劳恩霍夫有机电子、电子束和等离子体技术研究所(FEP)现在已经成功地使用卷对卷工艺将结晶二氧化钛应用于超薄玻璃，从而实现了在紫外线下变得超亲水的疏水表面。
4月17日至22日在德国慕尼黑举行的BAU2023期间，将在Fraunhofer联合展位C2-528号展示一些NewSkin开放获取升级设施的初步结果。
2021年，光伏发电占德国总用电量的8.9%，发电量为50TWh。这个百分比必须增加才能实现可持续的能源转型。防污、易于清洁的表面可确保外墙的透明度和清洁度，以及更高效和一致的太阳能发电，同时降低维护成本。
FEP的研究生ValentinHeiser解释说：“我们关注的是表面的光致亲水性。”“为了提升这种效果，我们首次在卷对卷工艺中将结晶氧化钛应用于超薄玻璃。这是非常有效的。超薄和轻质玻璃可以随后应用于外墙或直接纳入太阳能模块一种复合材料——甚至在曲面上。”
二氧化钛在暴露于紫外线辐射(例如，被阳光激活)时会改变其亲水性，即其防水性。未经辐照，它是疏水的，这意味着它会形成水滴。照射后，它是超亲水的，或完全湿润的。在光诱导亲水性的情况下，在用类似太阳的紫外线照射大约30分钟后，表面从疏水性变为超亲水性。
在具有这种二氧化钛涂层的表面上，不会或只有很少的污垢会沉积。例如，如果交通灰尘、沙子或其他污垢沉积在玻璃幕墙或太阳能电池板上，夜间通过表面的疏水性通过珠状雨滴将其洗掉。此外，疏水性和超亲水性的循环交替意味着污垢在白天不会粘附在表面。
用紫外线激活的二氧化钛还通过光催化作用分解表面的有机分子。这会产生抗菌和无菌表面，这些表面在医疗技术或与柔性显示器相关方面特别受关注。
这个展示项目面临的一个挑战是，薄玻璃是一种非常新的基板，具有很高的处理要求，因为它很容易破裂并且对热应力和机械应力反应敏感。其次，二氧化钛只有在结晶状态下才能发挥疏水性和亲水性的特殊性能。为此，它在生产过程中需要高温。直到现在，具有这些要求的溅射镀膜还无法在卷对卷技术中实现，因为薄膜等普通基材无法承受高温。这就是薄玻璃提供替代方案的地方。
得益于NewSkin的这项工作，FraunhoferFEP的科学家们现在正致力于以最佳且具有成本效益的方式将二氧化钛和薄玻璃的特性结合起来，以便将创新产品与工业一起推向市场。NewSkin的合作伙伴乌普萨拉大学的研究人员正在努力将结果转移到聚合物薄膜上。
未来，FraunhoferFEP还将在层系统上开展工作，这些系统不仅可以用紫外线激活，还可以用可见光激活。例如，也正在考虑生产和嵌入纳米粒子或掺杂氮气。