Forschern des Fraunhofer-Instituts ISE und der Universität Freiburg ist es gelungen, semitransparente Solarmodule mit industrienahen Verfahren herzustellen. Die Technik könnte künftig Fenster, Glasfassaden oder Autodächer zu Stromproduzenten und zusätzliche Flächen für Photovoltaik überflüssig machen.
Die Solarenergie stellt eine der wichtigsten Säulen der Energiewende dar. Denn der Strom aus Photovoltaik-Anlagen ist klimafreundlich und soll künftig einen wachsenden Anteil an der Energieversorgung übernehmen.
Für die Erreichung der Klimaziele muss jedoch die installierte Solarleistung deutlich steigen. Das wiederum macht große Flächen erforderlich, beispielsweise auf Dächern, an Fassaden oder auf Freiflächen.
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Prognosen zufolge werden bis zum Jahr 2040 rund 4,4 Prozent der Fläche Deutschlands benötigt, um den Ausbau von Photovoltaik und Windenergie im erforderlichen Umfang zu ermöglichen. Zur Verfügung stehen demnach jedoch nur 1,7 Prozent der Landesfläche.
Weltweit wird deshalb an Technologien gearbeitet, die Solarenergie dort nutzbar machen, wo bislang keine klassischen Photovoltaikanlagen zum Einsatz kommen konnten. Dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und der Universität Freiburg ist dabei nun ein Durchbruch gelungen. Die Forscher haben lichtdurchlässige Photovoltaikmodule entwickelt, die in Serie produziert werden können.
Semitransparente Solarzellen machen Fenster zur Solaranlage
Mit den semitransparenten Photovoltaikmodulen des Fraunhofer ISE könnten künftig auch Fenster oder Glasfassaden zur Stromerzeugung beitragen. Bislang ungenutzte Flächen könnten so für die Solarenergie erschlossen und der Ausbau der Photovoltaik platzsparender vorangetrieben werden.
Die organischen Solarmodule haben eine Größe von 14,5 mal 14,5 Zentimetern und eine Transparenz von durchschnittlich 43,2 Prozent. Laut dem Fraunhofer ISE liegt der Wirkungsgrad dennoch bei 9,26 Prozent.
Bei der Herstellung kommen zwei Verfahren zum Einsatz, die bereits industriell erprobt und auf große Modulflächen hochskalierbar sind. Uli Würfel, Abteilungsleiter für Organische und Perowskit-Photovoltaik am Fraunhofer ISE, dazu:
Die Hochskalierung auf große Flächen ist eine der großen Herausforderungen bei der organischen Photovoltaik. (…) Dass wir nun zum ersten Mal erfolgreich und praktisch verlustfrei sämtliche Schichten der Solarzellen per industriell umsetzbaren Slot-Die-Verfahren auftragen konnten, ist für uns ein großer Durchbruch.
Die Forscher wollen nun weiter an der Lichtdurchlässigkeit ihrer organischen Solarmodule arbeiten. „Jetzt, wo wir den Fertigungsprozess unter Kontrolle haben, sind wir optimistisch, dass wir die Transparenz noch deutlich steigern können, ohne den Wirkungsgrad zu beeinträchtigen“, so Würfel.
Produzieren bald auch Autodächer Solarstrom?
Bei einer Lichtdurchlässigkeit von deutlich mehr als 50 Prozent könnten die Module anstelle von Fenstergläsern in Gebäudefassaden oder in Gewächshäusern zum Einsatz kommen. Doch die am Fraunhofer ISE entwickelte Fertigungstechnik eröffnet nicht nur für Fenster und Glasfassaden neue Möglichkeiten.
Denn da sich die sogenannten Slot-Die-Beschichtungsverfahren auch für flexible Folien eignen, könnten Photovoltaikmodule künftig auch auf gekrümmten oder beweglichen Flächen eingesetzt werden, wie zum Beispiel auf Autodächern.
Gerade hier könnte eine geringere Lichtdurchlässigkeit sogar erwünscht sein. Getönte Solarmodule könnten deshalb insbesondere bei Autodächern oder Fassadenelementen einen zusätzlichen Vorteil bieten.
Erste flexible, organische Solarmodule haben in Tests bereits gezeigt, dass sie auch nach mehr als 1.200 Biegezyklen ihre ursprüngliche Effizienz beibehalten können. Als Nächstes wollen die Forscher solche Module auf größere Flächen übertragen.
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