Bunt statt Blau: Folie verleiht blauen Solarzellen neue Oberflächenfarbe

[Update 17.5.,17:00] Korrekturen und Ergänzungen eingefügt

Wenn demnächst viele Dachflächen mit Photovoltaikmodulen behängt werden, dominieren in Wohngegenden blaue statt rote Dächer. Das gefällt nicht jedem, schon gar nicht Architekten. Die wollen PV-Module auch an Fassaden hängen, doch das Einheitsblau stört zuweilen – etwa Firmen, deren Unternehmensfarbe respektive Corporate Identity rot statt blau ist.

Hier will die Firma Temicon zusammen mit dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesystem (ISE) mit der Morphocolor-Technik Abhilfe schaffen. Sie bringt auf die Solarmodule eine mit Filtern versehene Diffuserschicht auf, die das einfallende Sonnenlicht gleichmäßig streut und den Modulen eine neue Farbe verleiht.

Im Rolle-zu-Rolle-Verfahren

Zunächst wird die Mikrostruktur für den Diffusor in einem galvanischen Prozess auf das Imprint-Werkzeug übertragen. Der so angefertigte Stempel wird dann über die dünne transparente Folie geführt, wobei Temicon diesen sogenannten Nanoimprint im kostengünstigen Rolle-zu-Rolle-Verfahren erzeugt. Am Ende will Temicon den vom ISE entwickelten Bragg-Spiegel auf die Diffuserfolien aufsputtern. Der spektral selektive Filter dafür sorgt, dass nur Licht in der gewünschten Wellenlänge beziehungsweise Farbe vollständig reflektiert wird.

Das Modul sieht dann nicht mehr PV-typisch blau aus, sondern nimmt selbst unter großen Blickwinkeln die mit dem Interferenzfilter gewählte Färbung an. Der Diffuser sorgt hier für eine gleichmäßige Verteilung und Blickrichtungsunabhängigkeit nach außen, damit die Farbe aus allen Sehrichtungen gleich bleibt. Die Moduleffizienz nimmt durch den Bragg-Spiegel laut Temicon um 7 bis 10 Prozent ab, da er einen Teil des Lichts reflektiert, bevor es die Solarzellen erreicht. (Ein Effienzienzgewinn kann dagegen durch einen Diffuser erzielt werden, der nach Innen wirkt, s.u.. Dieser wird aber anders als zunächst erwähnt nicht mit dem Bragg-Spiegel kombiniert.)

Zusätzlicher Vorteil des Verfahrens: Die dünnen Folien sind anders als Glasdiffuser leicht und flexibel, sie reduzieren den Materialeinsatz und lassen sich günstig herstellen. Temicons Folien sind bis zu 36 Mikrometer dünn und bis zu 1,05 Meter breit. Alternativ bietet das Unternehmen 1 m × 1,60 m große Platten an. Die farbkonvertierenden Morphocolor-Folien befinden sich laut Temicon noch in der Entwicklung, auch die finale Abstimmung mit dem ISE steht noch aus.

Effiezienzsteigerung durch Streuung

In einem weiteren Forschungsprojekt untersuchte Temicon zusammen mit dem ISE, wie sich die Effizienz der Solarmodule durch Mikrostrukturen verbessern lässt. Dazu wurden Diffuserfolien zwischen den Solarzellen aufgebracht, die das Sonnenlicht, das auf die inaktiven Bereiche zwischen den Zellen fällt, über Reflexionen am Modulglas auf die aktiven Solarflächen umlenken. Damit lässt sich die Effizienz der Module steigern. Allerdings ist die Wirtschaftlichkeit des Ansatzes laut Temicon inzwischen fraglich: Da Solarzellen sehr preiswert geworden sind, werden die PV-Zellen stattdessen wie Dachziegeln geschindelt und so die inaktiven Zwischenräume überdeckt. Das lasse sich angesichts der niedrigen Kosten pro PV-Zellen am Ende preiswerter wohl realisieren.

Temicon stellt nicht nur Farbwandler-Folien her, sondern auch sehr feine Diffusionsfolien etwa für blendfreie Beleuchtung, Antireflexfilter für Displays (Mottenauge), mikrostrukturierte Lichtleiter und Mikrolinsen für Head-Up-Displays (HUDs).

(uk)