Energieproduzierende Oberlichter oder Carportdächer sind heute längst keine Zukunftsvision mehr. Durch Technologien wie die Dünnschichtphotovoltaik lassen sich PV-Module mittlerweile in viele ohnehin erforderliche Bauteile eines Hauses integrieren. Diese sogenannte Gebäudeintegrierte Photovoltaik (Building-Integrated Photovoltaics; BIPV) macht Solarenergie architektonisch attraktiver und sorgt dafür, dass optisch weniger ansprechende Auf-Dach-Anlagen bald der Vergangenheit angehören. Welche Forschungsaktivitäten diese Technologie erfordert und wie sie in der Praxis umgesetzt werden kann, zeigt das EWE-Forschungszentrum NEXT ENERGY vom 21. bis 24. Oktober 2014 auf der Messe glasstec 2014 in Düsseldorf in Halle 11 an Stand G 64.
Etwa fünf Prozent des jährlichen Strombedarfs in Deutschland werden heute durch Solarenergie erzeugt. Der besondere Vorteil der Technologie liegt unter anderem in ihrer dezentralen Verfügbarkeit. Weil jeder Hausbesitzer mittels Photovoltaik seinen eigenen Strom erzeugen kann, werden Solarzellen im künftigen Gebäude-Energiemanagement eine zentrale Rolle spielen. In Form von photovoltaischen In-Dach-Konstruktionen oder semitransparenten, PV-funktionalisierten Fenstern, Oberlichtern, Markisen und Fassadenelementen können Solarmodule eine ansprechende Optik annehmen und damit eines der wichtigsten Kriterien für den designorientierten Markt erfüllen.
Für solche Anwendungen entwickelt das EWE-Forschungszentrum NEXT ENERGY Dünnschichtsolarzellen mit Teiltransparenz sowie spezieller Farbgebung: "Der Anspruch an das Erscheinungsbild eines Solarmoduls hat sich mittlerweile extrem gewandelt", erklärt Dr. Martin Vehse, Leiter des Themenfeldes "Alternative Substrate und Lichtmanagement" bei NEXT ENERGY. "Deshalb erforschen wir verschiedene Materialien und neue Zellkonzepte, die es ermöglichen, das Aussehen der Solarzellen auf individuelle Kundenwünsche abzustimmen."
Bei NEXT ENERGY verfolgen die Wissenschaftler verschiedene Ansätze zur Farbgebung der Module. Ihr Ziel ist es, diese nach Belieben im Stile des Hauses halten zu können, etwa in Terrakotta bei einer Toskana-Villa. "Die gewünschte Farbgebung in den Modulen erreichen wir durch die präzise Einstellung der Schichtdicken der Kontaktschichten. Damit ist keine weitere Integration von Farbstoffen oder farbigen Folien mehr erforderlich", beschreibt Vehse exemplarisch einen Forschungserfolg.
Darüber hinaus könnten auch Fenster oder Oberlichter mit neuartigen, semitransparenten Modulen bestückt werden: Durchsichtig und in das Fensterglas integriert, würden sie bei frei wählbarer Farbgebung (z.B. in Gelb, Braun oder Blau) durch ihr optisches Design vor starker Sonneneinstrahlung schützen. Weil durch dieses Verfahren keine zusätzliche Färbung der Module mehr erforderlich ist, wird zudem eine Beeinträchtigung der Lichtabsorption vermieden.
Aktuell arbeiten die Oldenburger Wissenschaftler daran, die Produktionsprozesse weiter zu optimieren: "Wir verwenden unter anderem ultradünne Germaniumabsorber oder elektrochemische Abscheidemethoden, um die Herstellungskosten von Solarzellen möglichst gering zu halten", so Vehse. Die Anschaffungskosten von gewöhnlichen Baumaterialien gegenüber Bauteilen mit integrierter Photovoltaik unterscheiden sich schon heute nur noch geringfügig: "Der Quadratmeter-Preis für Trapezbleche, wie sie zum Beispiel für Carportdächer genutzt werden, Bitumenbedachungen oder Ziegel ist mit dem Preis für ein Solarmodul mittlerweile durchaus vergleichbar", sagt der Wissenschaftler. Dadurch wird auch der großflächige Einsatz, zum Beispiel auf Häuserdächern, interessant - und für einen vergleichbaren Preis eine umweltfreundliche Energiequelle ins Gebäude integriert.
Etwa fünf Prozent des jährlichen Strombedarfs in Deutschland werden heute durch Solarenergie erzeugt. Der besondere Vorteil der Technologie liegt unter anderem in ihrer dezentralen Verfügbarkeit. Weil jeder Hausbesitzer mittels Photovoltaik seinen eigenen Strom erzeugen kann, werden Solarzellen im künftigen Gebäude-Energiemanagement eine zentrale Rolle spielen. In Form von photovoltaischen In-Dach-Konstruktionen oder semitransparenten, PV-funktionalisierten Fenstern, Oberlichtern, Markisen und Fassadenelementen können Solarmodule eine ansprechende Optik annehmen und damit eines der wichtigsten Kriterien für den designorientierten Markt erfüllen.
Für solche Anwendungen entwickelt das EWE-Forschungszentrum NEXT ENERGY Dünnschichtsolarzellen mit Teiltransparenz sowie spezieller Farbgebung: "Der Anspruch an das Erscheinungsbild eines Solarmoduls hat sich mittlerweile extrem gewandelt", erklärt Dr. Martin Vehse, Leiter des Themenfeldes "Alternative Substrate und Lichtmanagement" bei NEXT ENERGY. "Deshalb erforschen wir verschiedene Materialien und neue Zellkonzepte, die es ermöglichen, das Aussehen der Solarzellen auf individuelle Kundenwünsche abzustimmen."
Bei NEXT ENERGY verfolgen die Wissenschaftler verschiedene Ansätze zur Farbgebung der Module. Ihr Ziel ist es, diese nach Belieben im Stile des Hauses halten zu können, etwa in Terrakotta bei einer Toskana-Villa. "Die gewünschte Farbgebung in den Modulen erreichen wir durch die präzise Einstellung der Schichtdicken der Kontaktschichten. Damit ist keine weitere Integration von Farbstoffen oder farbigen Folien mehr erforderlich", beschreibt Vehse exemplarisch einen Forschungserfolg.
Darüber hinaus könnten auch Fenster oder Oberlichter mit neuartigen, semitransparenten Modulen bestückt werden: Durchsichtig und in das Fensterglas integriert, würden sie bei frei wählbarer Farbgebung (z.B. in Gelb, Braun oder Blau) durch ihr optisches Design vor starker Sonneneinstrahlung schützen. Weil durch dieses Verfahren keine zusätzliche Färbung der Module mehr erforderlich ist, wird zudem eine Beeinträchtigung der Lichtabsorption vermieden.
Aktuell arbeiten die Oldenburger Wissenschaftler daran, die Produktionsprozesse weiter zu optimieren: "Wir verwenden unter anderem ultradünne Germaniumabsorber oder elektrochemische Abscheidemethoden, um die Herstellungskosten von Solarzellen möglichst gering zu halten", so Vehse. Die Anschaffungskosten von gewöhnlichen Baumaterialien gegenüber Bauteilen mit integrierter Photovoltaik unterscheiden sich schon heute nur noch geringfügig: "Der Quadratmeter-Preis für Trapezbleche, wie sie zum Beispiel für Carportdächer genutzt werden, Bitumenbedachungen oder Ziegel ist mit dem Preis für ein Solarmodul mittlerweile durchaus vergleichbar", sagt der Wissenschaftler. Dadurch wird auch der großflächige Einsatz, zum Beispiel auf Häuserdächern, interessant - und für einen vergleichbaren Preis eine umweltfreundliche Energiequelle ins Gebäude integriert.
