德国弗劳恩霍夫电子束与等离子体技术研究所(FEP)正联合五家科研与产业伙伴,推进由德国联邦经济与能源部资助的“设计光伏”(Design-PV)项目。该项目核心在于开发一种创新工艺,将装饰薄膜贴合于金属幕墙构件与太阳能组件表面,旨在实现建筑外观的统一性,同时最大限度减少对光伏组件发电效率的影响。
建筑一体化光伏(BIPV)若要获得广泛推广,必须满足“低成本、长寿命且美观融入幕墙”三大条件。该项目自2023年11月启动,预计持续至2026年10月,参与方包括Surteco、Flachglas Sachsen、Ronge、Tomasic Engineering以及哈梅尔太阳能研究所(ISFH)。合作伙伴正利用纳米压印光刻(NIL)技术,通过卷对卷工艺生产装饰膜,并将其应用于光伏活性及非活性幕墙表面。
项目中期测试显示,覆盖装饰膜的光伏组件在视觉上几乎与传统幕墙构件无异,且根据装饰图案不同,其发电功率可达未覆盖组件的80%。弗劳恩霍夫FEP项目负责人Steffen Günther指出,主要挑战在于确保装饰膜在组件前板玻璃及幕墙金属层上的牢固附着,同时需解决装饰漆在ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)基材上的附着力问题。ETFE虽因优异的耐候性已在建筑界广泛应用,但其表面附着力较差,因此需通过弗劳恩霍夫开发的等离子体处理技术,在纳米尺度上粗糙化ETFE表面,从而显著提升涂层结合力。
在NIL工艺中,装饰膜可生成从几百纳米到毫米级的多种表面拓扑结构。该卷对卷工艺支持宽度达1.25米、速度超过每分钟数十米的高产率生产。工艺中,带图案的主辊压入液态漆层,同时利用电子束使漆层交联固化,不仅实现了快速干燥,还允许在漆料中融入各类颜料或颗粒,极大丰富了设计可能性。
项目后续将测试更多装饰图案与色彩,并开展长期稳定性及耐候性测试。项目方对提升BIPV技术在建筑领域的接受度充满信心。对于中国光伏与建筑行业而言,这种兼顾美学与性能的技术路径,为破解BIPV“颜值”痛点提供了极具价值的参考,预示着未来建筑光伏将从单纯的能源设备向建筑美学核心要素转变。
