Fraunhofer ISE: Farbige Solarmodule leuchtend wie ein Morpho-Falter

Neben der Energiegewinnung rücken oftmals auch ästhetische Aspekte in den Fokus, wenn es um die Installation von Photovoltaik-Anlagen geht. Dies gilt insbesondere, wenn der Solarstrom an Fassaden von Gebäuden gewonnen wird und somit unmittelbar ins Auge der Betrachter fällt. Die Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben nun ein Verfahren entwickelt, um Solarmodule ästhetischer und damit zu einem gestalterischen Element für Bauherren zu machen. Damit ließen sich künftig Solarmodule mit homogenen Oberflächen in verschiedenen Farben produzieren. Diese könnten dann „fast unsichtbar“ an Fassaden oder in Dächer integriert werden, so die Forscher.

Ihr Verfahren haben sie dabei beim Morpho-Falter entlehnt. „Die zündende Idee für die Entwicklung bestand darin, die Deckgläser der Module nicht mit Farbpigmenten einzufärben, sondern vielmehr den physikalischen Effekt des Schmetterlingsflügels nachzuahmen“, erklärt Thomas Kroyer, Leiter der Gruppe Beschichtungstechnologien und -systeme. Im Falle einer Beschichtung der Gläser mit Pigmenten würden die Solarmodule viel von ihrem Wirkungsgrad verlieren, da das Licht nicht mehr ungehindert in das Modul eindringen kann. Währenddessen setzt das Fraunhofer ISE auf einen optischen Effekt.

Die Schmetterlingsflügel des Morpho-Falters haben eine mikrometerfeine Oberflächenstruktur, die gezielt einen engen Wellenlängenbereich, sprich eine Farbe, reflektiert. Den Wissenschaftlern sei es gelungen eine ähnliche Oberflächenstruktur durch einen Vakuumprozess auf die Rückseite des Deckglases ihrer Solarmodule aufzubringen. Je nach Feinstruktur ließen sich so Deckgläser in leuchtendem 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, so Kroyer weiter. Nach dem strahlend blau leuchtenden Morpho-Falter haben die Freiburger ihre Technologie „MorphoColor“ benannt.

Die im Vakuumverfahren bedampften Deckgläser lassen sich sowohl zu Photovoltaik-Modulen laminieren als auch in einen Kollektor zur solaren Wärmezeugung integrieren, wie es weiter hieß. Beide Technologien könnten dabei mit einer Fertigungslinie bedient werden. Photovoltaik- und Solarthermie-Module könnten somit künftig mit derselben Farbe versehen und quasi unsichtbar nebeneinander auf das Dach oder an die Fassade montiert werden. Hauswände mit absolut homogenen Fassaden ließen sich realisieren und könnten zugleich Strom und Wärme liefern.

Mit einer eigens entwickelten Montagemethode könnte zudem verhindert werden, dass die aneinander gelöteten Photovoltaik-Zellen von Kachel-Größe wie ein Schachbrett durch das farbige Deckglas schimmern. Dachschindeln werden dabei überlappend aufeinander gelegt, damit der Regen abfließen kann, so die Forscher. In Freiburg fertigen sie derzeit Solarzellen in n Streifen an, die sie wenige Millimeter überlappend zu einem größeren Modul zusammenkleben. Damit entstehe ein homogenes Ganzes ohne störende Zwischenräume oder sichtbare Kontaktdrähte. „Man kann aus verschiedenen Winkeln auf unsere geschindelten Photovoltaik-Module mit MorphoColor-Beschichtung schauen – und trotzdem bleibt der homogene Eindruck“, sagt Kroyer.