Imec integriert Silizium-Heterojunction-Solarzellen auf gewölbten Oberflächen

Das Imec hat zusammen mit weiteren Forschungs- und Industriepartnern hocheffiziente Silizium-Heterojunction-Solarzellen in gebogenes Glas für Photovoltaik-Dächer von Elektrofahrzeugen integriert. Gegenüber herkömmlichen Referenzmodellen mit Perc-Halbzellen hätten sie damit eine Effizienzsteigerung von sechs Prozent und ein gleichmäßigeres äußeres Erscheinungsbild erreicht, teilten die Forscher am Dienstag mit.

Als mögliche Anwendung sieht das Imec die Photovoltaik-Integration in Fahrzeugdächer von Elektroautos oder Gebäuden. Derzeitig Solardächer in Pkw haben dabei noch eine begrenzte Leistung, da auch nur wenig Fläche zur Verfügung steht. Damit trägt die Photovoltaik meist nur zu wenigen Kilometern zusätzlicher Reichweite bei. Effizientere Photovoltaik-Lösungen für Elektroauto-Dächer befinden sich noch in der Entwicklung. So eben auch bei dem Imec-Projekt „SNRoof“, das von dem Instititut und der Flämischen Agentur für Innovation & Entrepreneurship finanziert wurde. Konsortium bestand aus den Industriepartnern AGP eGlass, IPTE Factory Automation, Arkema France Sa und Michiels Group sowie den Forschungszentren imo-imomec und imec/Energyville.

Im Forschungsprojekt sei die Zuverlässigkeit und Sicherheit neuer hocheffizienter Solarmodule für den Einsatz in gewölbten Autoglasdächern untersucht worden. Auch die Ästhetik sei durchaus ein Kriterium gewesen. Das Ergebnis sei eine erfolgreiche Integration der ‚Multi-Wire‘-Verbindung von Imec in gewölbte Glas-Solamodule, bei der Silizium-Heterojunction-basierte Solarzellen und ein Niedrigtemperaturprozess bis 180 Grad Celsius zum Einsatz kamen, so die Forscher. Im Gegensatz zu herkömmlichen Serienkonfigurationen biete der neue Aufbau erhebliche Freiheiten bei der elektrischen Gestaltung des Solarmoduls. Damit lasse sich die begrenzte Fläche maximal ausnutzen und zwar mit einem Minimum an zusätzlichen Materialien und somit Kosten.

Nach Angaben der Imec-Forscher ermöglicht die Mehrdrahtkonfiguration eine Parallelschaltung von Solarzellenkreisen, wodurch die Energieproduktion von Zellen mit unterschiedlicher Ausrichtung zur Sonne (aufgrund der gekrümmten Oberfläche) maximiert und Energiegewinne im Schatten erzielt werden. Die innovative Verschaltung sei wesentlich für die Effizienzsteigerung gewesen. Daneben habe das Forschungskonsortium auch den Einsatz optischer Beschichtungen untersucht, um die Effizienz weiter zu steigern und gleichzeitig die Erwärmung der Solarzellen und der Fahrzeugkabine zu verringern.

Die Integration vielversprechender Tandemzellen demonstriert, die die Stromerzeugung von Silizium- und Perowskit-Solarzellen kombinieren, sei den Forschern. Die Automatisierung des bisher manuellen Produktionsprozesses der Multidraht-Verbindungsfolien sei ebenfalls geglückt, wodurch die erreichten Innovationen kosteneffizient in Glas-Solarmodule umgesetzt werden können. „Ein weiteres Upscaling ist unbedingt notwendig“, so Jonathan Govaerts, Projektkoordinator und leitender Forscher bei imec und UHasselt bei Energyville. „Aber was dieses Projekt so einzigartig macht, ist der Nachweis des Konzepts für eine breite Palette von Anwendungen. Die Flexibilität der Multi-Draht-Verbindung für die Integration von Solarzellen auf verschiedenen Oberflächen und in unterschiedlichen Konfigurationen ist beeindruckend.“ Mit der Technik könnte die Photovoltaik-Integration auf Lastwagen, in Metallhauben, Leichtbaukonstruktionen oder anspruchsvolle architektonische Formen bald Wirklichkeit werden, so Govaerts.