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Fraunhofer: Mit Solarfolien die Hälfte des eigenen Energiebedarfs decken

Industrielle Flachdächer, Fassaden oder großflächige Fenster bieten eigentlich genügend Nutzfläche für die Energiegewinnung – eigentlich! Denn bislang mangelt es flexiblen Solarzellen an der Witterungsbeständigkeit und einer ausreichenden Lebensdauer. Dies wollen Wissenschaftler der Fraunhofer-Institute FEP, ISC und IVV ändern. Seit Mai 2013 forschen sie im Rahmen des vom BMBF unterstützten Projekt »flex25« an der Entwicklung von Solar-Verkapselungsfolien für leichtgewichtige, flexible Solarzellen mit.

50 Prozent des Energiebedarfs decken

Gebäude werden aktuell nur zu einem geringen Prozentsatz zur Energieproduktion genutzt. Fassaden, Fensterscheiben, Verschattungen oder Flachdächer bieten jedoch riesige freie Flächen, in die sich Photovoltaikmodule integrieren ließen. So wird erwartet, dass bis zu 50 Prozent des Energiebedarfes langfristig mit gebäudeintegrierter Photovoltaik (BIPV) gedeckt werden könnten.

Die Dünnschicht-Photovoltaik eröffnet aufgrund ihrer Flexibilität, des geringen Gewichtes und der Möglichkeit, unterschiedliche Transparenzgrade und Farben einzustellen, ganz neue Wege, Photovoltaik in die Gebäudehülle zu integrieren.

Wasserdampf und Sauerstoff vermindern Wirkungsgrad

Bislang mangelt es flexiblen Solarzellen jedoch häufig noch an der Witterungsbeständigkeit und einer ausreichenden Lebensdauer. Vor allem die aktiven Schichten innerhalb eines Solarmoduls reagieren sehr empfindlich auf Wasserdampf und Sauerstoff und müssen bestmöglich vor den Umgebungsbedingungen geschützt werden, droht ansonsten doch ein Verlust des Wirkungsgrades.

OLEDs und Displays als Vorbild

Die Fraunhofer-Institute für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP, für Silicatforschung ISC und für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV haben in mehrjährigen Forschungsprojekten bereits Schichtsysteme und Herstellungsverfahren entwickelt, mit denen flexible Elektronikprodukte wie organische Leuchtdioden (OLEDs) oder Displays sehr effektiv vor Wasserdampf und Sauerstoff geschützt werden können.

Um das bewährte Schichtsystem auch für Außenanwendungen, wie für den Einsatz in flexiblen Solarzellen, zu qualifizieren, wollen die Wissenschaftler im Rahmen des vom BMBF geförderten Projektes »flex25« die UV- und Witterungsbeständigkeit der Verkapselungsfolie verbessern. Die Fraunhofer-Forscher wollen prüfen, ob sich ihre bisher entwickelte Verkapselungstechnologie für die Außenanwendung Photovoltaik anpassen lässt. Dabei soll die Technologie auf ein UV- und witterungsbeständiges Substrat übertragen und die Beständigkeit der Schichtmaterialien selbst gegenüber Umweltbedingungen wie UV-Strahlung erhöht werden.

Ziel: Eine Lebensdauer von 25 Jahren

Das Konsortium nutzt dabei seine Erfahrungen auf dem Gebiet der Photovoltaik und Frontseitenverkapselung und setzt kostengünstige Rolle-zu-Rolle-Verfahren ein. Ziel des Projektes ist die Rolle-zu-Rolle-Herstellung einer leichtgewichtigen, langzeitstabilen Frontverkapselung von Solarzellen mit einer Lebensdauer von 25 Jahren.

Weltweit einzigartig und mit konkreten Praxisbezug

Eine für den Außenbereich taugliche Verkapselungsfolie ist derzeit weltweit nicht verfügbar, wäre aber enorm wichtig für den Durchbruch gebäudeintegrierter Photovoltaik. So ließe sich beispielsweise durch den Ersatz des Frontglases durch eine Kunststofffolie das Gewicht eines typischen Solarmoduls um ca. 40 Prozent reduzieren und statisch anspruchsvolle Flächen wie industrielle Flachdächer für die Photovoltaik nutzen.

(cs mit Informationsmaterial des Fraunhofer-Instituts für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP)


Christoph Schroeder

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