{"id":53884,"date":"2013-07-18T00:00:00","date_gmt":"2013-07-17T22:00:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/energie\/farbe-fuer-die-solarfassade.html"},"modified":"2013-07-18T00:00:00","modified_gmt":"2013-07-17T22:00:00","slug":"farbe-fuer-die-solarfassade","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/energie\/farbe-fuer-die-solarfassade\/","title":{"rendered":"Farbe f\u00fcr die Solarfassade"},"content":{"rendered":"

Geb\u00e4udeplaner sind beim Einbau von Photovoltaikelementen bisher auf schwarze oder bl\u00e4ulichgraue Solarmodule angewiesen. Mithilfe der D\u00fcnnschichttechnik machen Forscher aus den Zellen nun bunte Designobjekte. <\/p>\n

Wer Dach oder Fassade aus energetischen Gr\u00fcnden mit standardisierten Sonnenkollektoren verkleidet, ver\u00e4ndert das urspr\u00fcngliche Erscheinungsbild \u2013 nicht immer zum Vorteil des Geb\u00e4udes. Denn bislang gibt es meist nur dunkle Photovoltaikmodule auf dem Markt.<\/p>\n

\u201eDie gezielte Vereinigung von Photovoltaik- und Designelementen, die dem Begriff von \u203acustomized Photovoltaik\u2039 gerecht wird, ist bisher nur unzureichend realisiert\u201c, konstatiert Kevin F\u00fcchsel, Projektleiter am Fraunhofer-Institut f\u00fcr Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena.<\/p>\n

Das l\u00e4sst sich \u00e4ndern. Der IOF-Physiker befasst sich seit vier Jahren in einer vom Bundesforschungsministerium (BMBF) gef\u00f6rderten Nachwuchs- gruppe mit nanostrukturierten Solarzellen, die f\u00fcr die industrielle Herstellung geeignet sind. Zusammen mit einem Fraunhofer-Team und Wissenschaftlern der Friedrich-Schiller-Universit\u00e4t in Jena suchen die Optikspezialisten nach kosteneffizienten Techniken und Fabrikationsprozessen, die sowohl den Wirkungsgrad von Solarmodulen erh\u00f6hen als auch mehr Gestaltungsm\u00f6glichkeiten f\u00fcr Architekten und Geb\u00e4udeplaner bieten.<\/p>\n

Bunte Solarzellen aus hauchd\u00fcnnen Siliziumwafern<\/strong><\/p>\n

Derzeit erarbeitet F\u00fcchsel mit seinem \u201eefficient design\u201c-Team die Grundlagen zur Herstellung von bunten Solarzellen aus hauchd\u00fcnnen Siliziumwafern, die sich besonders f\u00fcr Designfassaden und Hausd\u00e4cher eignen. Das einige Mikrometer dicke Halbleiter- material Silizium absorbiert Licht und wandelt es in Strom um. Damit viel Licht in das Siliziumsubstrat gelangt, erh\u00e4lt die Halbleiterschicht eine optisch neutrale Schutzbarriere (Insulator), auf die eine hundert Nanometer d\u00fcnne Oxidschicht aufgetragen wird.<\/p>\n

Dieses \u201eTransparent Conductive Oxid\u201c (TCO) ist leitf\u00e4hig und hilft in erster Linie dabei, m\u00f6glichst viele Lichtteilchen in die darunter liegende Halbleiterschicht zu lenken. \u201eDas TCO hat eine geringere Brechzahl als Silizium, daher wirkt es als Entspiegelungsschicht\u201c, erl\u00e4utert F\u00fcchsel.<\/p>\n

Der einfache Aufbau dieser SIS-Solarzelle (Semiconductor-Insulator-Semiconductor) mit der transparenten Frontschicht hat einen weiteren Vorteil: Man kann damit nicht nur mehr Licht einfangen. Die Module lassen sich zudem in verschiedenen Farben und Formen gestalten. \u201eDie Farbe erhalten wir dadurch, dass wir die physikalische Dicke des transparent leitf\u00e4higen Oxids variieren oder die Brechzahl ver\u00e4ndern\u201c, erkl\u00e4rt der Physiker.<\/p>\n

Den Forschern aus Jena ist es damit gelungen, waferbasierte Siliziumphotovoltaik mit Prozessen der D\u00fcnnschichtphotovoltaik zu verbinden. Auch bei der Auswahl des Beschichtungsmaterials gehen die Forscher innovative Wege: W\u00e4hrend heute meist das teure Indiumzinnoxid (ITO) benutzt wird, arbeitet man im IOF-Labor am Einsatz von kosteng\u00fcnstigerem Zinkoxid, dem Aluminium beigemischt wird. Neben der SIS-Solarzelle erm\u00f6glichen aber auch Farbstoffsolarmodule und flexible organische Solarzellen neue M\u00f6glichkeiten bei der Gestaltung von Fassaden.<\/p>\n

Aber wie wirkt sich die Farbe auf die Effizienz der neuen SIS-Module aus? \u201eGro\u00dfe Abstriche beim Wirkungsgrad farbiger Solarzellen mussten wir nicht machen. Die zus\u00e4tzliche, transparente TCO-Schicht hat kaum Einfluss auf die Stromausbeute\u201c, so F\u00fcchsel.<\/p>\n

Simulationen ergaben, dass SIS-Zellen einen Wirkungsgrad von bis zu 20 Prozent erreichen k\u00f6nnen. Wie hoch die elektrische Ausbeute in der Praxis sein wird, h\u00e4ngt von dem gew\u00fcnschten Design der Photovoltaikelemente und der Geb\u00e4udeausrichtung ab. Nicht mit jedem Farbton l\u00e4sst sich gleichviel Strom gewinnen. Einschr\u00e4nkungen gibt es beispielsweise bei bestimmten Mischungen aus den Farben Rot, Blau und Gr\u00fcn.<\/p>\n

Mehrfarbige Gestaltung der Zellen ist denkbar<\/strong><\/p>\n

Um mehrere Solarzellen zu einem gro\u00dffl\u00e4chigen Modul verschalten zu k\u00f6nnen, wollen die IOF-Wissenschaftler laserbasierte optische L\u00f6tverfahren nutzen. Sie erm\u00f6glichen mikrometerfeines Arbeiten, ohne das umgebende Material zu sch\u00e4digen. Au\u00dferdem arbeiten die Forscher daran, die leitf\u00e4hige TCO-Schicht per Inkjet-Druckverfahren auf dem Siliziumwafer zu kontaktieren. Das hilft nicht nur, die Herstellung der Solarzellen zu beschleunigen, sondern erm\u00f6glicht zus\u00e4tzliche Freiheitsgrade im Design.<\/p>\n

Selbst gro\u00dffl\u00e4chige Werbetafeln, die ihren eigenen Strom erzeugen, w\u00e4ren mit SIS-Solarzellen m\u00f6glich. Sowohl die mehrfarbige Gestaltung der Zellen, als auch die Integration von gestalterischen Elementen auf Solarzellen und Modulen wurden bereits patentrechtlich gesch\u00fctzt. \u201eDamit er\u00f6ffnen sich vielseitige M\u00f6glichkeiten, ein Geb\u00e4ude als Informations- tr\u00e4ger mit Firmennamen oder k\u00fcnstlerischen Bildern einzusetzen\u201c, betont F\u00fcchsel.<\/p>\n