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Aus Solarfassaden werden Designobjekte

  • Eliane Küpfer
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Wer Dach oder Fassade aus energetischen Gründen mit standardisierten Sonnenkollektoren verkleidet, verändert das ursprüngliche Erscheinungsbild – nicht immer zum Vorteil des Gebäudes. Denn bislang gibt es meist nur dunkle Photovoltaikmodule auf dem Markt. Doch das könnte sich bald ändern.

Seit vier Jahren befasst sich Kevin Füchsel, Projektleiter am Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena, mit nanostrukturierten Solarzellen, die für die industrielle Herstellung geeignet sind. Die Optikspezialisten suchen nach kosteneffizienten Techniken und Fabrikationsprozessen, die sowohl den Wirkungsgrad von Solarmodulen erhöhen als auch mehr Gestaltungsmöglichkeiten bieten.

Derzeit erarbeitet Füchsel mit seinem „efficient design“-Team die Grundlagen zur Herstellung von bunten Solarzellen aus hauchdünnen Siliziumwafern, die sich besonders für Designfassaden und Hausdächer eignen. Das einige Mikrometer dicke Halbleitermaterial Silizium absorbiert Licht und wandelt es in Strom um. Damit viel Licht in das Siliziumsubstrat gelangt, erhält die Halbleiterschicht eine optisch neutrale Schutzbarriere auf die eine dünne Oxidschicht aufgetragen wird. Dieses „Transparent Conductive Oxid“ (TCO) ist leitfähig und hilft in erster Linie dabei, möglichst viele Lichtteilchen in die darunter liegende Halbleiterschicht zu lenken.

Der einfache Aufbau dieser SIS-Solarzelle (Semiconductor-Insulator-Semiconductor)  mit der transparenten Frontschicht hat einen weiteren Vorteil: Man kann nicht nur mehr Licht einfangen. Die Module lassen sich zudem in verschiedenen Farben und Formen gestalten. „Die Farbe erhalten wir dadurch, dass wir die physikalische Dicke des transparent leitfähigen Oxids variieren oder die Brechzahl verändern“, erklärt der Physiker. Und auch auf der Wirkungsgrad farbiger Solarzellen ist gut. „Die zusätzliche, transparente TCO-Schicht hat kaum Einfluss auf die Stromausbeute“, so Füchsel. Simulationen ergaben, dass SIS-Zellen einen Wirkungsgrad von bis zu 20 Prozent erreichen können.

Neben der SIS-Solarzelle ermöglichen aber auch Farbstoffsolarmodule und flexible organische Solarzellen neue Möglichkeiten bei der Gestaltung von Fassaden. „Damit eröffnen sich vielseitige Möglichkeiten, ein Gebäude als Informationsträger mit Firmennamen oder künstlerischen Bildern einzusetzen“, betont Füchsel. Die Fotomontage zeigt wie das Gebäude des Fraunhofer IAO in Stuttgart mit einer „efficient design“-Solarfassade gestaltet werden könnte.

Bild © Fraunhofer IOF

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