Solartechnik schön wie Schmetterlingsflügel

Neue farbige PV-Module

PV- und Solarthermie-Anlagen wirken in ästhetischer Hinsicht an Gebäuden oft wie Fremdkörper. Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben deshalb Verfahren entwickelt, mit denen Anlagen mit einer homogenen und leuchtend farbigen Oberfläche hergestellt werden können. Diese werden – so eine Medienmitteilung auf der ISE-Internetseite vom 11.01.2021 – auf der Messe BAU (03.–15.01.2021) vorgestellt, die als digitales Format umgesetzt wird. Das Prinzip wurde dem Flügel des Morpho-Schmetterlings entlehnt. Damit lassen sich die Anlagen künftig harmonisch in Fassaden einfügen. Den erneuerbaren Energien könnte das noch einmal einen enormen Schub verleihen.

Das Aussehen von Photovoltaik-Modulen hat sich seit Jahren nicht verändert: Schwarz-glänzende Platten mit einer Schutzhaut aus Glas, darunter die PV-Zellen von der Größe einer kleinen Badezimmerkachel, die wie auf einem Schachbrett miteinander verlötet sind. Wirklich schön sind diese Module nicht. Schon gar nicht, wenn sie an eine Hausfassade geschraubt werden. Dabei wäre es überaus sinnvoll, nicht nur die Dächer, sondern auch Hauswände mit PV-Anlagen zu versehen. Denn um die Energiewende zu schaffen, müssen die erneuerbaren Energien weiter ausgebaut werden. 2.500 Quadratkilometer zusätzlicher PV-Anlagen werden dafür benötigt. Auf den deutschen Fassaden wäre genug Platz dafür.

Solarmodule fast unsichtbar in Fassaden und Dächer integrierbar

Doch bei Bauherren und Architekten sind PV-Anlagen als gestalterisches Element wenig beliebt. Zu störend sind diese Objekte. Forscherinnen und Forscher vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg haben deshalb ästhetische, farbige Module für die Gestaltung von Fassaden entwickelt, denen man ihren eigentlichen Zweck gar nicht mehr ansieht. Die bunten Bauteile lassen sich in der gewünschten Farbe herstellen und sich fast unsichtbar in eine Fassade oder ein Dach integrieren. Modernen Gebäuden mit vorgehängter, hinterlüfteter Fassade können sie gar den letzten Schliff geben. “Die zündende Idee für die Entwicklung bestand darin, die Deckgläser der Module nicht mit Farbpigmenten einzufärben, sondern vielmehr den physikalischen Effekt des Schmetterlingsflügels nachzuahmen”, sagt Dr. Thomas Kroyer, Leiter der Gruppe Beschichtungstechnologien und -systeme. Denn beschichtet man Gläser mit Pigmenten, büßen diese viel von ihrem Wirkungsgrad ein, weil das Licht nicht mehr ungehindert in das Modul eindringen kann.

Blauer Morpho-Falter als Vorbild

Anders der Flügel des Morpho-Falters: Die im tropischen Regenwald in Mittel- und Südamerika lebenden Schmetterlinge erzeugen einen Farbeindruck nicht durch farbige Pigmente, sondern durch einen optischen Effekt. Die Schmetterlingsflügel haben eine mikrometerfeine Oberflächenstruktur, die gezielt einen engen Wellenlängenbereich, sprich eine Farbe, reflektiert. Den Fraunhofer ISE-Experten ist es gelungen, eine ähnliche Oberflächenstruktur durch einen Vakuumprozess auf die Rückseite des Deckglases ihrer PV-Module aufzubringen. Je nach Feinstruktur lassen sich so Deckgläser in knackigem Blau, Grün oder Rot herstellen. “Rund 93 Prozent des Lichts können diese Schicht durchdringen – nur etwa sieben Prozent werden reflektiert und lösen den Farbeffekt aus”, erläutert Thomas Kroyer. Nach dem strahlend blau leuchtenden Morpho-Falter haben die Freiburger ihre Technologie MorphoColor benannt.

Ästhetisches Plus-Energie-Haus

Die im Vakuumverfahren bedampften Deckgläser lassen sich sowohl zu PV-Modulen laminieren als auch in einen Kollektor zur solaren Wärmezeugung integrieren. Das ist ein echter Gewinn, weil man mit einer Fertigungslinie beide Produkte bedienen kann.” Dieser Doppelnutzen hat auch für den Endanwender seinen Reiz. PV- und Solarthermie-Module können künftig mit derselben Farbe versehen und quasi unsichtbar nebeneinander auf das Dach oder an die Fassade montiert werden. Passt man den Farbton an das restliche Gebäude an, lässt sich eine Hauswand mit einem absolut homogenen Äußeren realisieren; eine Fassade, die zugleich Strom und Wärme liefert. Damit kann das Haus der Zukunft zum besonders ästhetischen Plus-Energie-Haus werden, das mehr Energie liefert als es verbraucht.

Neue Montagemethode verhindert störende Zwischenräume

Zum ansprechenden Aussehen gehört aber nicht allein die Farbe. Die Fraunhofer-Forschenden haben noch eine weitere Lösung gefunden, um PV-Anlagen schöner zu machen. Um zu verhindern, dass die aneinander gelöteten PV-Zellen von Kachel-Größe wie ein Schachbrett durch das farbige Deckglas schimmern, haben sie eine Montagemethode entwickelt, die an das Prinzip der Dachschindeln erinnert. Dachschindeln werden überlappend aufeinander gelegt, damit der Regen abfließen kann. Entsprechend fertigen die Freiburger Solarforscher jetzt PV-Zellen in Streifen an, die sie wenige Millimeter überlappend zu einem größeren Modul zusammenkleben. So entsteht ein homogenes Ganzes ohne störende Zwischenräume oder sichtbare Kontaktdrähte. “Man kann aus verschiedenen Winkeln auf unsere geschindelten PV-Module mit MorphoColor-Beschichtung schauen – und trotzdem bleibt der homogene Eindruck.”

Die geschindelten Module werden vom 13. bis 15. Januar 2021 auf der Messe als Exponat gezeigt. Die Messe findet im digitalen Format statt.

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