Ästhetik ist wichtig. Sei es bei der Partnerwahl, dem Abendmahl oder auch bei der Fassade des neuen Hauses. Egal sind weder Form noch Farbe. Das gilt auch für Solaranlagen. Denn neben den hohen Anschaffungskosten ist laut Studien bis dato meist die mangelnde Ästhetik der Grund dafür, dass sich Hauseigentümer gegen eine Installation entscheiden. Doch diese Ausrede gehört nun der Vergangenheit an, jedenfalls wenn es nach Forschern am Karlsruher Institut für Technologie, kurz KIT, geht. Aus günstigem Perowskit-Halbleitermaterial drucken sie bunte Solarzellen, so der Plan.
Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT
Färben mit Tintendrucker
Die Perowskit-Solarzellen zeigen schon jetzt im Labor Wirkungsgrade von über 25 Prozent. Dabei verfügen sie über kostengünstigere Ausgangsstoffe und einfachere Herstellungsmethoden als die ähnlich effizienten Siliziumzellen. Noch gilt das allerdings nur im Kleinen: „Eine zentrale Hürde für den Markteintritt der Technologie ist es, neben der Stabilität, den auf kleinen Flächen erzielten hohen Wirkungsgrad auf große Flächen zu übertragen“, sagt Professor Ulrich Paetzold vom Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) am KIT. Nur so könne die Technologie jedoch zur Entwicklung von kosteneffizienten Solarmodulen führen.
Weil für eine solche Nutzung neben Kosten und Wirkungsgrad insbesondere auch die Ästhetik eine wichtige Rolle spielt, untersuchte das Forschungsteam um Paetzold zusammen mit dem Industriepartner Sunovation eine Tintenstrahldruck-Methode, die Perowskit-Solarmodule einfärben kann. Der Vorteil: Die Färbung der Module per Tintenstrahldruck ist kostengünstig und auch für größere Flächen geeignet.
Zellen in Cyan, Magenta und Gelb
„Bisher war bei der Herstellung von farbigen Perowskit-Solarzellen der farbliche Eindruck der Solarzelle für den Betrachter stark vom Winkel des einfallenden Lichts abhängig“, erklärt Projektkoordinator Helge Eggers vom IMT. „Bei unserer Methode ist die verwendete Farbe dagegen fast gar nicht vom Einfallswinkel des Sonnenlichts abhängig, sondern sieht immer gleich aus.“ In einer Experimentenreihe konnten die Forschenden belegen, dass diese ursprünglich für Siliziummodule entwickelte Methode auch bei Perowskitmodulen funktioniert.
Die lebhaft in den Basisfarben Cyan, Magenta und Gelb kolorierten Solarzellen zeigten bis zu 60 Prozent der ursprünglichen Effizienz beim Umwandeln von Solarenergie in Strom. Die Glas-Glas-Module der Kollektion Colorquant von Sunovation bestehen aus 15 verschiedenen Farbtönen mit Leistungen zwischen 140 und 180 Watt pro Quadratmeter.
Komplexe Farbmuster machbar
Mithilfe eines Tintenstrahldruckers werden auch komplexe Farbmuster möglich. Die Forscher nutzten dies, um Solarmodule in der Optik von verschiedenen Baumaterialien herzustellen. Besonders effizient zeigten sich Perowskit-Solarmodule in weißer Marmoroptik. Hier konnte das Team Wirkungsgrade von bis zu 14 Prozent erreichen.
„Das Ziel von gebäudeintegrierter Photovoltaik ist es, photovoltaische System nicht auf Dächer oder Fassaden zu montieren, sondern diese durch Module zu ersetzen und damit zusätzliche Kosten zu vermeiden“, sagt Eggers. „Für die gebäudeintegrierte Photovoltaik gilt: Eine integrierte Solarzelle mit geringer Effizienz ist besser als eine Wand, die gar keinen Strom liefert.“ Das sollte auch Häuslebauern künftig einleuchten.
Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT
