Die weltweite Energiewende sorgt für eine große Nachfrage nach Photovoltaikmodulen. Neben einem hohen Energieertrag spielen dabei auch Ästhetik und Akzeptanz eine zunehmend wichtige Rolle – beispielsweise in historischen Altstädten. Ein Forscherteam des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE hat ein neuartiges solares Fassadenelement entwickelt, das sich nahezu unsichtbar und ohne nennenswerten Wirkungsgradverlust in eine Gebäudehülle integrieren lässt.
Mit der Entwicklung der MorphoColor-Beschichtungstechnologie haben die Experten einen wichtigen Beitrag für den Ausbau der integrierten Photovoltaik in Deutschland geleistet. Ausgezeichnet wurden sie für das zukunftsweisende Projekt mit dem Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2024.
Bei Architekten und Bauherren sind Photovoltaikanlagen als gestalterisches Element bislang wenig beliebt. Mit Blick darauf entwickelten die Forscher Dr. Oliver Höhn, Dr. Thomas Kroyer und Andreas Wessels des in Freiburg ansässigen Fraunhofer ISE ästhetische, farbige Photovoltaikmodule. Sie verfügen über eine winkelstabile und gesättigte Farbgebung bei minimalem Wirkungsgradverlust und lassen sich so unsichtbar in die Gebäudehülle integrieren.
Der Morpho-Schmetterling als Inspiration
Entscheidend dabei ist, dass sich die Solarmodule für die gebäudeintegrierte Photovoltaik einerseits optisch wie ein klassisch eingefärbtes Element verhalten und andererseits die Stromerzeugung möglichst wenig beeinträchtigt wird. Für die Lösung ließen sich die Forscher dabei vom biologischen Vorbild des Morpho-Schmetterlings inspirieren. „Die 3D-photonischen Strukturen auf seinem Flügel erlauben einen intensiven und winkelstabilen Farbeindruck durch einen grundsätzlich verlustarmen Interferenzeffekt“, erklärt Dr. Thomas Kroyer. Nach diesem biologischen Vorbild ist es den Experten vom Fraunhofer ISE gelungen, eine ähnliche Oberflächenstruktur durch einen Vakuumprozess auf die Rückseite des Deckglases ihrer Photovoltaikmodule aufzubringen. Je nach Feinstruktur lassen sich so Deckgläser in verschiedenen Farben herstellen.
Inzwischen weist das Schichtsystem für farbige Photovoltaik wesentlich bessere Eigenschaften auf als das biologische Vorbild. „Unabhängige Messungen bestätigen, dass die farbigen PV-Module mit MorphoColor-Beschichtung circa 95 Prozent der Leistung eines vergleichbaren unbeschichteten Moduls erbringen“, erläutert Andreas Wessel. Damit übertrifft die MorphoColor-Technologie alle anderen vergleichbaren Technologien auf dem Markt bei Weitem, heißt es in der Pressemitteilung.
Praktische Plug-in-Lösung für farbige Photovoltaikmodule
Die MorphoColor-Technologie ist eine vielseitig anwendbare Plug-in-Lösung mit Zukunftspotenzial. Sie lässt sich mit allen gängigen sowie den absehbaren zukünftigen PV-Technologien einsetzen und kann kostengünstig industriell hergestellt werden. Besonders gut eignen sich Zell- und Modultechnologien, die einen homogenen optischen Eindruck liefern. Dazu gehören rückseitenkontaktierte Solarzellen oder die ebenfalls am Fraunhofer ISE entwickelte Matrix-Schindeltechnologie – eine Montagemethode, die an das Prinzip eines Mauerwerks erinnert. „Bei der Matrix-Schindeltechnologie entfallen durch die leitfähige Verklebung der Solarzellen die metallisch reflektierenden Zellverbinder und es ergibt sich ein homogenes Erscheinungsbild. Somit bleibt die Solarzellentechnologie hinter der Farbschicht vollständig unsichtbar. Dadurch wird eine ästhetische und vollständige optische Integration in Fassaden oder Dächer ermöglicht«, erklärt Dr. Oliver Höhn.
Eine Lizenz für MorphoColor wurde im vergangenen Jahr einem führenden Schweizer Hersteller von Solarmodulen und In-Dach- und Fassaden-Montagesystemen erteilt.
red.
