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Farbige PV-Module

17.06.2024 – Das Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE hat ein farbiges solares Fassadenelement entwickelt, das sich ohne nennenswerten Wirkungsgradverlust in ein Bauwerk integrieren lässt. Mit dieser Innovation begegnen die Forscher der Herausforderung, dass Photovoltaikanlagen aus gestalterischer Sicht bei Architekten und Bauherren oftmals wenig beliebt sind.

Die neuartigen Photovoltaikmodule lassen sich in verschiedenen Farben herstellen. (Bild: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. /Foto: Piotr Banczerowski)

Die neuartigen Photovoltaikmodule lassen sich in verschiedenen Farben herstellen. (Bild: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. /Foto: Piotr Banczerowski)

Neben einem hohen Energieertrag spielen bei Solarmodulen auch Ästhetik und Akzeptanz eine zunehmend wichtige Rolle – vor allem dann, wenn die Photovoltaikmodule in die Bauwerkshülle integriert werden sollen. Um den steigenden ästhetischen Ansprüchen gerecht zu werden, haben Forscher des in Freiburg ansässigen ISE farbige Photovoltaikmodule entwickelt, die eine winkelstabile und gesättigte Farbgebung bei minimalem Wirkungsgradverlust aufweisen. So lassen sich diese speziellen PV-Module praktisch „unsichtbar“ in Gebäudehüllen einbetten. 

Technik von Schmetterlingen inspiriert

Pilotinstallation von MorphoColor® Farbschichten an der BIPV-Demonstrations-Stele vor dem Hauptgebäude des Fraunhofer ISE in Freiburg. (Bild: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE)

Pilotinstallation von MorphoColor® Farbschichten an der BIPV-Demonstrations-Stele vor dem Hauptgebäude des Fraunhofer ISE in Freiburg. (Bild: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE)

Bei der Entwicklung der neuen farbigen PV-Module standen die Forscher vor mehreren Aufgaben: Die Module sollten sich optisch wie klassisch eingefärbte Elemente verhalten und die Stromerzeugung möglichst wenig beeinträchtigen.

Zur Lösung dieser Herausforderungen ließen sich die Projektbeteiligten 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 vom ISE. Ausgehend von diesem biologischen Vorbild ist es den Experten 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. 

Die neuen farbigen PV-Module erreichen dabei fast den Wirkungsgrad von klassischen Solarmodulen: „Unabhängige Messungen bestätigen, dass die farbigen PV-Module mit MorphoColor®-Beschichtung ca. 95 Prozent der Leistung eines vergleichbaren unbeschichteten Moduls erbringen“, erläutert der Projektbeteiligte Herr Andreas Wessels.  

Das Forscherteam des Fraunhofer ISE (v.l.n.r.): Dr. Thomas Kroyer, Dr. Oliver Höhn und Andreas Wessels (Bild: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE)

Das Forscherteam des Fraunhofer ISE (v.l.n.r.): Dr. Thomas Kroyer, Dr. Oliver Höhn und Andreas Wessels (Bild: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE)

Integration in gängige Modultechnologie  

Die vom ISE entwickelte Lösung soll sich in alle gängigen – sowie den absehbaren zukünftigen – PV-Technologien integrieren lassen und kostengünstig industriell herstellbar sein. Besonders gut eignen sich nach Meinung der Forscher solche Zell- und Modultechnologien, die von vornherein einen homogenen optischen Eindruck liefern.  

Dazu gehören beispielsweise Systeme mit rückseitenkontaktierten Solarzellen, bei denen durch die leitfähige Verklebung der einzelnen Solarzellen die metallisch reflektierenden Zellverbinder wegfallen. So ergibt sich ein homogenes Erscheinungsbild und die eigentliche Solarzellentechnologie bleibt hinter der Farbschicht vollständig unsichtbar. (cp)  

www.ise.fraunhofer.de