Bei der Integration der Photovoltaik in die Gebäudehülle geht es Architekten vor allem um die Ästhetik. Die Module müssen den Designvorstellungen der Architekten entsprechen. Dabei geht es vor allem um die Freiheit in Form, Größe und vor allem bei der Farbe. Die Solarbranche hat sich darauf eingestellt und entsprechende Lösungen entwickelt. So gibt es inzwischen alle Möglichkeiten, farbige Module herzustellen, die in der Glasindustrie ebenfalls genutzt werden. Diese haben allerdings in der Regel den Nachteil, dass die Solarmodule durch die Farbe an Leistung verlieren. Das stößt wiederum auf Vorbehalte bei den Bauherren.
Schmetterling stand Pate
Um diese Hürde zu überwinden, haben die Wissenschaftler des Fraunhofer ISE in Freiburg ein Verfahren entwickelt, farbige Module fast ohne Leistungsverluste herzustellen. Das Vorbild ist der blaue Morphofalter. Das ist ein Schmetterling mit einer leuchtend blauen Flügeloberseite. Die Farbe entsteht allerdings nicht durch Pigmente, sondern durch Interferenz des Lichts auf den Schuppen des Flügels. Das heißt, sie reflektieren nur die Wellenlänge des Lichts, das für die Farbgebung notwendig ist. „Die zündende Idee für die Entwicklung bestand darin, die Deckgläser der Module nicht mit Farbpigmenten einzufärben, sondern vielmehr den physikalischen Effekt des Schmetterlingsflügels nachzuahmen“, sagt Thomas Kroyer, Leiter der Gruppe Beschichtungstechnologien und -systeme am Fraunhofer ISE.
Weniger Leistungsverlust durch Farbe
Das heißt, auch die Oberflächenstruktur, die die Forscher entwickelt haben, reflektiert nur diejenige Wellenlänge des Lichts, die für die Modulfarbe notwendig ist. Den Wellenlängenbereich und damit die Farbe können sie dabei frei einstellen. Die Beschichtung wird im Vakuumverfahren auf der Unterseite des Deckglases des Modul aufgebracht und ist so vor Umwelteinflüssen geschützt. „Rund 93 Prozent des Lichts können diese Schicht durchdringen – nur etwa sieben Prozent werden reflektiert und lösen den Farbeffekt aus“, beschreibt Thomas Kroyer den Vorteil des neuen Verfahrens.
Module im Schindeldesign für homogene Optik
Die Freiburger Wissenschaftler haben zusätzlich noch eine Methode entwickelt, die eine ästhetischere Optik aufgrund eines anderen Moduldesigns ermöglicht. Dazu nutzen die Forscher nicht mehr quadratische Solarzellen, sondern Halbleiterstreifen. Diese werden wie Dachschindeln wenige Millimeter überlappend im Modul angeordnet. Auf diese Weise entsteht eine homogene Moduloptik, bei der keine Solarzellen mehr als Einzelteile durchschimmern. Auch die Kontaktdrähte sind dann nicht mehr sichtbar. „Man kann aus verschiedenen Winkeln auf unsere geschindelten Photovoltaikmodule mit Morphocolorbeschichtung schauen – und trotzdem bleibt der homogene Eindruck“, betont Kroyer.
Das Fraunhofer ISE hat die Technologie auf der diesjährigen Messe BAU vorgestellt, die aufgrund der Coronapandemie vom 13. bis 15. Januar 2021 online stattfand. (su)
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