02.03.2022, 14:53 Uhr | Lesezeit: 4 Minuten
Herkömmliche Solaranlagen in Blau verschönern Hausdächer nicht gerade. Dank neu entwickelter, bunter Solarmodule könnten Dächer zukünftig jedoch fröhlichere Farben haben. Die Module sind kostengünstig und auch für die Fassade verwendbar.
Hausdächer mit dunkelblau glänzenden Solarmodulen sieht man vor allem in Neubaugebieten zwar immer öfter, sie gefallen jedoch nicht jedem. Die gewöhnungsbedürftige Ästhetik der meist auf Siliziumbasis bestehenden Solarmodule ist ein Grund, weshalb sich noch immer viele Bauherren und Eigentümer gegen ein Solardach entscheiden. Ein weiterer Grund sind die hohen Anschaffungskosten. Zukünftig könnten jedoch neuartige und bunte Solarmodule für Häuslebauer attraktiv werden, die ein Forscherteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) entwickelt haben.
Bunte und kostengünstige Solarmodule durch Perowskite
Die neuartigen Solarzellen werden während des Herstellungsprozesses bunt eingefärbt. Selbst komplexe Farbverläufe, die bekannte Baumaterialien wie zum Beispiel Marmor imitieren, sind mithilfe des neuen Verfahrens realisierbar. Dahinter steckt eine spezielle Tintenstrahldruck-Methode, die die Forscher in Zusammenarbeit mit Sunovation geprüft. Das Unternehmen mit Sitz bei Aschaffenburg (Bayern) ist auf die Herstellung farbiger Solarglas-Module spezialisiert.
Anders als herkömmliche Silizium-Solarzellen bestehen die farbigen Solarzellen aus Perowskiten. Das Halbleitermaterial ist günstig und effektiv. „Perowskit-Solarzellen zeigen schon jetzt im Labor Wirkungsgrade von über 25 Prozent – und das bei kostengünstigeren Ausgangsstoffen und einfacheren Herstellungsmethoden als die ähnlich effizienten Silizium-Solarzellen“, heißt es in einem Pressebericht des KIT.
Forscher wollen größere Perowskit-Solarzellen entwickeln
Den beschriebenen Wirkungsgrad erreichen aktuell jedoch nur kleine Perowskit-Solarzellen. Nun wollen die Forscher größere und marktfähige Zellen entwickeln. „Eine zentrale Hürde für den Markteintritt der Technologie ist es, neben der Stabilität, den auf kleinen Flächen erzielten hohen Wirkungsgrad auf große Flächen zu übertragen“, erklärt Ulrich W. Paetzold vom Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT. Nur so könne die Technologie jedoch zur Entwicklung von kosteneffizienten Solarmodulen führen. Und zwar in der vom Bauherren oder Architekten gewünschten Farbe.
Bunte Solarmodule behalten Farbeindruck bei jedem Blickwinkel
Das neu entwickelte Tintenstrahldruck-Verfahren bietet einen weiteren Vorteil. „Bisher war bei der Herstellung von farbigen Perowskit-Solarzellen der farbliche Eindruck der Solarzelle für den Betrachter stark vom Winkel des einfallenden Lichts abhängig“, erklärt Projektkoordinator Helge Eggers vom IMT. „Bei unserer Methode ist die verwendete Farbe dagegen fast gar nicht vom Einfallwinkel des Sonnenlichts abhängig, sondern sieht immer gleich aus“, so Eggers.
In einer groß angelegten Experimentreihe konnten die Forschenden belegen, dass diese ursprünglich für Solarmodule aus Silizium entwickelte Methode auch bei Perowskit-Solarmodulen effizient anwendbar ist. Die in den Grundfarben Cyan-Blau, Magenta-Rot und Gelb gefärbten Solarzellen zeigten bis zu 60 Prozent der ursprünglichen Effizienz beim Umwandeln von Solarenergie in Strom. Bunte Solarmodule, die durch komplexerer Farbmischungen zum Beispiel eine Marmor-Optik erhalten, erreichen immerhin noch einen Wirkungsgrad von 14 Prozent.
Neue Solarmodule auch für Hausfassaden
Anwendung könnten die vom KIT entwickelten Solarmodule auch an bislang ungenutzten Stellen finden, indem sie zum Beispiel in Gebäudefassaden integriert werden. „Das Ziel von gebäudeintegrierter Photovoltaik ist es, photovoltaische System nicht auf Dächer oder Fassaden zu montieren, sondern diese durch Module zu ersetzen und damit zusätzliche Kosten zu vermeiden“, sagt Eggers. „Für in gebäudeintegrierte Photovoltaik gilt: Eine integrierte Solarzelle mit geringer Effizienz ist besser als eine Wand, die gar keinen Strom liefert. Ein Wirkungsgrad von 14 Prozent ist da enorm.“ In einem online abrufbaren Forschungsbericht erläutern die Wissenschaftler detailliert das Herstellungsverfahren.
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Teure Solardachziegel als Alternative zu blauen Solarmodulen?
Es gibt zwar Alternativen zu herkömmlichen Solarmodulen auf Siliziumbasis. So stellte der amerikanische Autobauer Tesla zum Beispiel schon vor längerer Zeit Dachziegel mit integrierten Solarzellen vor, wie myHOMEBOOK berichtete. In Europa sind die Ziegel jedoch noch nicht auf dem Markt. Einige andere Hersteller bieten die Spezialziegel zwar an. Aber auch hier schrecken viele Bauherren vor den hohen Anschaffungskosten zurück.
Problematisch ist zudem, dass der Bedarf an „grüner“ Energie hierzulande kontinuierlich ansteigt, bundesweit jedoch noch immer zu wenig Solaranlagen in Betrieb sind. Die Politik will das ändern. So gilt seit Jahresbeginn in Baden-Württemberg eine Photovoltaik-Pflicht für Firmendächer und Parkhäuser, ab Mai 2022 dann auch für private Bauherren. Ab 2023 gilt die PV-Pflicht auch für Dachsanierungen von Bestandsgebäuden.