Fachbeiträge & Interviews
Samstag, 03. Dezember 2022
Ausgabe 7775 | Nr. 337 | 22. Jahrgang
Autor: Fabian Hesse
Herausgeber: bauingenieur24 Informationsdienst email-weiterempfehlendruckansicht

Solarenergie: Farbige Module für gebäudeintegrierte Photovoltaik entwickelt

# 16.02.2022

Nutzung der Sonnenenergie in Baden-Württemberg bereits verpflichtend. Kolorierte Solarzellen sollen Fassadenoptik verbessern. Markteintritt trotz geringem Wirkungsgrad angestrebt

Photovoltaik-Pflicht für ganz Deutschland wahrscheinlich

Farbige Perowskit-Solarmodule könnten bald als Baumaterial in Gebäudefassaden eingesetzt werden. Foto: Amadeus Bramsiepe / KIT Farbige Perowskit-Solarmodule könnten bald als Baumaterial in Gebäudefassaden eingesetzt werden. Foto: Amadeus Bramsiepe / KIT

Seit diesem Jahr gilt für alle Neubauten in Baden-Württemberg die Photovoltaik-Pflicht, bundesweit ist sie im Gespräch. Betroffen sind in dem südlichen Bundesland davon ab Mai auch private Haushalte, bei denen der Anteil an Solarinstallationen noch sehr gering ist.

Studien zufolge könnte neben den hohen Anschaffungskosten die mangelnde Ästhetik der Anlagen ein Grund für die bisherige Zurückhaltung privater Bauherren sein.

Um diesbezüglich die Hemmschwelle zu senken, haben Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) farbige Solarzellen aus günstigem Perowskit-Halbleitermaterial entwickelt, die auf lange Sicht in Gebäudefassaden oder Dächern integriert werden können und dabei die Optik bekannter Baumaterialien imitieren.

Perowskit-Solarzellen in Gebäudefassaden integrierbar

Perowskit-Solarzellen zeigen schon jetzt im Labor Wirkungsgrade von über 25 Prozent. Die Ausgangsstoffe sind dabei kostengünstiger und die Herstellungsmethoden einfacher als bei ähnlich effizienten Silizium-Solarzellen.

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", so Professor Ulrich W. Paetzold vom Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT.

Nur so könne die Technologie zur Entwicklung von kosteneffizienten Solarmodulen führen. Die Perspektive sei attraktiv, denn eben solche könnten massenhaft in noch ungenutzte Gebäudeteile, wie zum Beispiel Fassaden, integriert werden.

Solarmodule werden mit Tintenstrahl bedruckt

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, mit der die Perowskit-Solarmodule eingefärbt werden können.

Die Färbung der Module per Tintenstrahldruck sei laut KIT kostengünstig und auch für größere Flächen geeignet. Und der gewählte Ansatz habe einen weiteren Vorteil: "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.

Weites Farbspektrum für kolorierte Solarzellen

"Bei unserer Methode ist die verwendete Farbe dagegen fast gar nicht vom Einfallwinkel des Sonnenlichts abhängig, sondern sieht immer gleich aus", so Eggers. In einer groß angelegten Experimentreihe konnten die Forscher belegen, dass diese ursprünglich für Solarmodule aus Silizium entwickelte Methode auch bei Perowskit-Solarmodulen effizient anwendbar ist.

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 Farben können gemischt werden, womit nicht nur ein weites Farbspektrum möglich ist, sondern auch der Druck komplexer Farbmuster.

Forscher: Geringer Wirkungsgrad besser als gar keine Wirkung

Die Forscher stellten bereits Solarmodule in der Optik verschiedener Baumaterialien her. Besonders effizient zeigten sich Perowskit-Solarmodule, die wie weißer Marmor anmuten. Hier konnte das Team Wirkungsgrade von bis zu 14 Prozent erreichen.

"Das Ziel von gebäudeintegrierter Photovoltaik ist es, photovoltaische Systeme nicht auf Dächer oder Fassaden zu montieren, sondern diese durch Module zu ersetzen und damit zusätzliche Kosten zu vermeiden", sagt Eggers.

Angesichts des für manche Beobachter gering erscheinenden Wirkungsgrades der Solarzellen gibt der Forscher zu bedenken: "Eine integrierte Solarzelle mit geringer Effizienz ist besser als eine Wand, die gar keinen Strom liefert. Ein Wirkungsgrad von 14 Prozent ist da enorm."

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