Hoffnung für Dünnschicht-Photovoltaik

pv magazine: Welche neuen Anwendungsbereiche bieten eine Chance für Dünnschichtprodukte und ihre Hersteller?

Bernd Szyszka: Neue Anwendungsbereiche sehe ich ganz klar in der Integration optisch hochwertiger, semintransparenter Solarzellen in Architekturglas. Sonnenschutz durch absorbierende, spektral selektive Beschichtungen ist gerade im Bereich großer Objekte von sehr großer Bedeutung. Die Lichttransmission wird dabei auf Werte hinunter bis zu 10 Prozent reduziert. Das Auge empfindet diese optisch hochwertigen, in Durchsicht farbneutralen Gläser als angenehm. In Deutschland werden derzeit etwa 40 Millionen Quadratmeter pro Jahr, ein hoher Anteil davon mit Sonnenschutz-Beschichtungen. Wenn es gelingt, hier optisch ansprechende Lösungen auf der Basis der Dünnschicht-Photovoltaik zu entwickeln, so resultiert hier ein sehr interessanter neuer Markt für die Dünnschicht.

Ein zweites Feld zeigt sich im Bereich der flexiblen Solarzellen auf polymerem Träger. Gerade in der organischen Photovoltaik offenbaren sich hier Durchbrüche im Hinblick auf Performance bezüglich Effizienz und Lebensdauer wie auch im Hinblick auf die Produktionstechnik. So lassen sich auf Slot-Dye-Coating basierende, aus der Magnetbandproduktion übernommene Prozesse ohne Qualitätseinbußen auch auf die Fertigung von organischen Solarzellen übertragen, wie im kürzlich abgeschlossenen Verbundprojekt PPP (Polymer Photovoltaics Processing) erfolgreich gezeigt wurde. Derartige Solarmodule ermöglichen gegenüber dem Stand der Technik deutlich geringere Kosten. Sie können zum Beispiel in der Fassade auf Glas laminiert in Fassadenbrüstungselementen eingesetzt werden beziehungsweise im großen Maßstab auf Dach- und Außenflächen aufgebracht werden.

Welche Bedeutung hat die Gebäudeintegration für die Dünnschicht-Technologie?

Die Dünnschicht-Photovoltaik in der Gebäudeaußenhülle ist derzeit noch mit hohen Kosten bei vergleichsweise niedrigem Ertrag verbunden. Dies wird sich massiv ändern, wenn wir nicht mehr über Dünnschicht und deren Gebäudeintegration reden müssen sondern das Thema Sonnenschutzbeschichtungen auf Glas mit integrierter PV-Funktion vor Augen haben.

Warum ist Dünnschicht insbesondere für den Bereich Architekturglas / Sonnenschutzverglasung interessant?

Das Interesse resultiert klar aus dem etablierten Markt für die Glasbeschichtung. Wenn man bedenkt, dass Produktionskosten für a-Si:H/µc-Si:H Module von Tokyo Electron bereits in der Größenordnung von 35 Euro pro Quadratmeter beworben werden, so liegt man hier nicht mehr weit von den Kosten entfernt, die auch für hochwertige Doppelsilber-Sonnenschutz-Beschichtungen berechnet werden. Die Aufgabe in der Forschung und Entwicklung besteht nun darin, diesen Markt zu erschließen. Es bedarf erheblicher Aufwendungen, um semitransparente, in Transmission farbneutrale und nicht streuende Module zu entwickeln, die wirklich eine Alternative zu eingeführten spektral selektiven Beschichtungen auf der Basis dünner Silberschichten sind.

Wo gibt es Anwendungsmöglichkeiten für Dünnschichtprodukte in der Elektromobilität?

Das Thema Vehicle-Integrated-Photovoltaics muss heute leider sehr viel kritischer diskutiert werden, als noch vor einigen Jahren erhofft. Vorreiter waren hiesige Premium-Hersteller, die kristalline Photovoltaik zum Aufrechterhalten der Ventilation in Dachsysteme integriert haben. Das ist ohne Frage eine vernünftige Technologie und auch das Aufladen der Batterien über Photovoltaik macht durchaus Sinn. Für den Betrieb des Fahrzeugs über Vehicle-Integrated-PV reicht die Performance allerdings bei weitem nicht aus. So gab es vor einigen Jahren das ehrgeizig durch Fiat vorangetriebene Konzeptfahrzeug Fiat Phylla, für welches eine Bereitstellung von elektrischer Energie für 20 Kilometer pro Tag über Vehicle-Integrated-PV vorgesehen war. Leider ließen sich diese Anforderungen nicht zu vernünftigen Kosten erfüllen, so dass dieser an sich interessante Ansatz derzeit nicht weiter verfolgt wird. Dennoch sind KFZ-Hersteller an der Erzeugung elektrischer Energie für ihre Elektromobil-Flotten prinzipiell sehr interessiert und auch hier können sich neue Geschäftsmodelle abzeichnen, zum Beispiel unter Einbeziehung von Carports und zusätzlichen Freilandflächen zur Sicherung der Energieversorgung für das Elektrofahrzeug.  

Das Interview führte Mirco Sieg.

Bernd Szyszka ist Professor am Institut für Hochfrequenz- und Halbleiter-Systemtechnologien der Technischen Universität Berlin und externer Berater für das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik Films (IST). Er wird auf dem Thin-Film Industry Forum 2013 in Berlin am Dienstag die Session „New Applications and Visions for the future“ moderieren. Das vollständige Programm der Veranstaltung finden Sie unterwww.solarpraxis.de.