Fraunhofer IKTS will textile Solarzellen in fünf Jahren zur Marktreife bringen

Die Forscher des Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS befassen sich derzeit mit Partnern mit der Entwicklung von textilen, biegsamen Solarzellen. Diese verwenden nicht Glas oder Silizium als Substrat, sondern Textilien. »Über verschiedene Beschichtungsverfahren können wir Solarzellen direkt auf technischen Textilien herstellen«, sagt Lars Rebenklau, Gruppenleiter für Systemintegration und AVT am Fraunhofer IKTS.

Das Verfahren sei in der Praxis aber nicht so einfach anwendbar. „Schließlich sind die Anlagen in den textilverarbeitenden Unternehmen mit fünf bis sechs Metern Stoffbreite und Stofflängen von tausend Metern riesig groß. Dazu kommt: Die Textilien müssen während der Beschichtung Temperaturen von etwa 200 Grad Celsius überstehen«, ergänzt Jonas Sundqvist, Gruppenleiter für Dünnschichttechnologien am Fraunhofer IKTS. Zusätzlich müssten auch Brandschutzvorschriften eingehalten werden. Auch die Stabilität der Solarzellen und günstige Herstellung stünden im Fokus des Forschungskonsortiums, dem auch das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS, das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. und den Firmen Erfal, Pongs Technical Textiles, Paul Rauschert und Gilles Planen angehören.

Glasfasergewebe würden alle diese Anforderungen erfüllen. Um eine photovoltaisch wirksame Grundelektrode und die Deckelelektrode auf dem Textil aufzubringen greifen die Forscher des Fraunhofer IKTS nach eigenen Angaben zu einem Trick: Sie bringen zunächst eine Einebnungsschicht auf das Textil auf, um die Oberfläche zu glätten. Dazu nutzen sie den Transferdruck – ein Standardverfahren der Textilbranche. Auch die weiteren Prozessschritte zur Herstellung der textilen Solarzellen seien so gestaltet worden, dass sie in die bestehenden Fertigungslinien der Textilindustrie implementierbar seien. Die Elektroden aus elektrisch leitfähigem Polymer und die photovoltaisch wirksame Schicht würden über das gängige Rolle-zu-Rolle-Verfahren aufgebracht. Um die Solarzelle möglichst robust werden zu lassen, laminierten die Forscher zusätzlich eine Schutzschicht auf.

Dass das Verfahren funktioniert, konnte das Fraunhofer IKTS auf einem Prototyp bereits zeigen. Die Wirkungsgrade der textilen Solarzellen sind dabei noch ausbaufähig. »Ihre Effizienz liegt momentan bei 0,1 bis 0,3 Prozent.« In einem Nachfolgeprojekt arbeite die Forscher bereits daran, die Effizienz auf über fünf Prozent zu steigern. Ab diesem Wert rechneten sich die textile Solarzelle. In etwa fünf Jahren will das Fraunhofer IKTS dieses Ziel erreicht haben. Zudem soll bis dahin auch die Lebensdauer der textilen Solarzellen optimiert werden.

Mit der Marktreife wäre auch das Ziel des Forschungsprojekts „Photo Tex“ erreicht, bei dem es um neue Anregungen für die Textilindustrie in Deutschland sowie die Steigerung deren Wettbewerbsfähigkeit gehe. Das Fraunhofer IKTS betont auch, dass die neuartigen Textilzellen nicht mit den Siliziumzellen konkurrieren werden können und sollen. Sie seien eher als Ergänzung gedacht. Als Beispiele für mögliche Anwendungen führen die Wissenschaftler LKW-Planen an, die so Solarstrom für Kühlaggregate autark erzeugen könnten. Auch an Gebäudefronten könnte die Technologie genutzt werden, wenn diese nicht verputzt, sondern mit stromerzeugenden Abspanntextilien verkleidet werden. Bei Glasfassaden könnten Abschattungstextilien wie Rollos eingesetzt werden und zur Stromerzeugung beitragen, so die Forscher weiter.