Das Fraunhofer ISE hat an einem der Laborgebäude in Freiburg eine Fassadenanlage installiert. Damit wollen die Forscher neue Modelle zur Ertragsprognose solcher Generatoren entwickeln. Die Module stammen aus eigener Entwicklung und Fertigung.
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hat 70 Photovoltaikmodule in die Außenfassade eines seiner Laborgebäude in Freiburg integriert. Mit der Anlage will das Fraunhofer ISE aber nicht nur demonstrieren, dass es architektonische Möglichkeiten gibt, Solarmodule an die Fassade zu hängen. Sicherlich ist dies auch eine der Motivationen. Denn das Institut hat beim Neubau des Laborgebäudes schon frühzeitig eng mit den Architekten zusammengearbeitet, um eine Lösung des optischen Zusammenspiels von Solarmodulen mit den benachbarten Faserzementplatten zu finden und beide Fassadenmaterialien auf eine gemeinsame Unterkonstruktion zu installieren. Die eigentliche Grund für die Installation einer Fassadenanlage ist, dass die Forscher eine Möglichkeit haben, neue Methoden der Ertragsanalyse für gebäudeintegrierte Fassadenanlagen mit Teilverschattung zu entwickeln. Dazu erfassen die Wissenschaftler kontinuierlich alle Leistungsdaten der einzelnen Module und gleichen diese mit den konkreten Wetter- und Einstrahlungsdaten ab.
Module aus eigener Entwicklung
Das Fraunhofer ISE hat für die Installation der Fassadenanlage kristalline Module aus eigener Entwicklung genommen. Die kristallinen Module basieren auf einer Solarzellentechnologie mit rückseitiger Kontaktierung und Passivierung. High Performance Metal Wrap Through (HIP-MWT) nennen die Freiburger ihr Zellkonzept. Der Vorteil dieser Kontaktierung ist, dass die Kontaktfinger auf der Vorderseite der Zelle entfallen und damit die Oberfläche des Halbleiters nicht verschattet wird. Zudem eignet sich die Technologie für die Fassadenintegration auch optisch besonders gut, da jetzt die metallisch glänzenden Kontaktfinger nicht mehr zu sehen sind und die Moduloberfläche ein einheitlicheres Bild ergibt. Zudem nutzen die Freiburger auch für die Zellverbinder eine Lösung aus den eigenen Labors. Diese bestehen aus strukturierter Kupferfolie, die die elektrischen Verluste der einzelnen Zellstrings im Modul auf etwa ein Prozent reduziert. Damit ist es den Freiburgern möglich, den hohen Wirkungsgrad der Solarzellen von 20,5 Prozent ohne große Verluste auch auf das Modul zu bringen.
Auf industrienaher Produktionsanlage hergestellt
Die Module wurden zudem auf einer mit Industriepartnern entwickelten Produktionsanlage hergestellt. Damit haben die Forscher des Fraunhofer ISE keine „Labormodule“ an der Fassade hängen, sondern Module, die auch in der Massenfertigung hergestellt würden, wenn sich ein Produzent dieser Technologie annimmt. So ist auch die Ertragsanalyse nahe an der Realität einer Installation solcher Module aus der Massenproduktion. „Durch den Einsatz ausschließlich vollautomatisierter Produktionsanlagen, zum Beispiel einer innovativen Laseranlage für die Erzeugung der Löcher in den Siliziumwafern, konnten wir industrielle Taktzeiten demonstrieren“, betont Florian Clement, Gruppenleiter MWT-Solarzellen und Drucktechnologie am Fraunhofer ISE. „Die elektrische Verbindung der Solarzellen erfolgte im Module-TEC des Fraunhofer ISE auf einem speziellen Rückkontaktstringer, der gemeinsam mit der Firma Somont entwickelt wurde“, ergänzt Harry Wirth, Bereichsleiter Photovoltaische Module, Systeme und Zuverlässigkeit am Fraunhofer ISE.
Glas-Glas-Module hängen in der Fassade
Die verschalteten Zellen wurden zudem zwischen zwei Gläser punktuell fixiert eingekapselt. Den Rahmen haben die Freiburger weggelassen. Um die Zellen vor Umwelteinflüssen zu sichern, haben sie die Ränder der Module mit einem speziellen thermoplastischen Material abgedichtet. Diesen Modulaufbau hat das Fraunhofer ISE zusammen mit Bystronic Glass als Industriepartner unter dem Namen TPedge entwickelt und patentiert. Insgesamt wurden auf der eigenen industrienahen Pilotanlage bisher 100 dieser Module hergestellt. Ein Teil davon wurde für Testzwecke verwendet. 70 der restlichen Module hängen jetzt in der Fassade des Laborgebäudes in Freiburg. (Sven Ullrich)
