Fraunhofer: Design-Solarmodule mit minimalem Leistungsverlust

Deutsche Forscher haben einen entscheidenden Fortschritt bei der Entwicklung von Solarmodulen gemacht, die sich nahtlos in Architekturdesigns einpassen lassen. Die neuen Modelle haben im Vergleich zu klassischen Solarzellen kaum Leistungseinbußen.

Neues Beschichtungsverfahren

Grundsätzlich gibt es PV-Module in Form farbiger Dachziegel oder anderer Designelemente schon lange. Allerdings muss man bei deren Einsatz in Kauf nehmen, längst nicht so viel Strom zu bekommen, wie es bei klassischen PV-Modulen bei gleicher Fläche der Fall ist.

Das Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) hat hier nun aber im Rahmen des Forschungsprojekts Design-PV einen entscheidenden Fortschritt erzielt. Kernstück der Entwicklung ist der Einsatz der sogenannten Nanoimprint-Lithografie (NIL). Dabei werden mikroskopisch feine Strukturen in einer speziellen Beschichtung geprägt und durch Elektronenstrahlen sofort ausgehärtet.


So entstehen dekorative Folien, die in einem kontinuierlichen Roll-to-Roll-Verfahren hergestellt werden können - bis zu 1,25 Meter breit und mit Produktionsgeschwindigkeiten von mehreren Dutzend Metern pro Minute. Neben der Kosteneffizienz eröffnet dieses Verfahren vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten: Farbpartikel oder andere Pigmente lassen sich direkt in die Schicht integrieren und sorgen für attraktive optische Effekte. Normales Fassadenelement (rechts) und Solarmodul (links) Die Motivation hinter dem Projekt ist klar: Deutschland will bis 2045 klimaneutral werden, und der Ausbau erneuerbarer Energien ist dafür unverzichtbar. Photovoltaik spielt dabei eine Schlüsselrolle - nicht nur auf Dächern, sondern auch an bislang ungenutzten Fassadenflächen. Mit sogenannten gebäudeintegrierten Photovoltaiksystemen (BIPV) könnten Städte künftig erhebliche zusätzliche Mengen an Solarstrom erzeugen, ohne ihr Erscheinungsbild zu verändern.

80 Prozent

Erste Praxistests zeigen, dass die neu entwickelten Module visuell kaum von herkömmlichen Metallfassaden zu unterscheiden sind. Gleichzeitig erreichen sie je nach Ausführung bis zu 80 Prozent der Leistung unbehandelter Vergleichsmodule. "Unsere Partner vom ISFH (Institut für Solarenergieforschung, d.R.) konnten bestätigen, dass die dekorativen PV-Module optisch nicht auffallen und dennoch beachtliche Energieerträge liefern", erklärte Projektleiter Steffen Günther vom Fraunhofer FEP.

Eine technische Hürde stellte zunächst die Haftung der Folien dar. Um eine dauerhafte Verbindung mit Glasmodulen und Metallpaneelen zu gewährleisten, entwickelte das Fraunhofer-Team ein spezielles Plasmaverfahren. Dieses verändert die Oberfläche des ETFE-Folienmaterials im Nanometerbereich und sorgt so für eine deutlich verbesserte Haftung. Als nächster Schritt sollen zusätzliche Farben, Muster und die Langzeitbeständigkeit unter realen Umweltbedingungen getestet werden.
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