Farbige Solarpanels nach dem Vorbild eines Schmetterlingsflügels

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben neue Verfahren entwickelt, um Photovoltaik-Anlagen mit farbigen Modulen herzustellen. Als Vorbild dienten die Flügel des blauen Morpho-Falters. 

Quelle: Simone Bäcker, pixabay.com, public-domain.-ähnlich

Vorbild für farbige Solarmodule: Der Morpho-Falter.

Photovoltaik-Anlagen haben sich inzwischen längst zu einer Standard-Technologie entwickelt. Während sich die Technik in den letzten 20 Jahren stetig weiterentwickelt hat, hat sich eines jedoch nie wirklich verändert: Das Aussehen der Module. In der Regel setzen sich diese jeweils aus schwarz-glänzenden Platten mit einer Schutzhaut aus Glas zusammen, unter der die Photovoltaik-Zellen wie auf einem Schachbrett miteinander verlötet sind. 

Module fast unsichtbar in Fassaden und Dächern integrieren 

Das könnte sich dank neuen Herstellungsverfahren bald ändern. Entwickelt wurden diese von Forschern des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE. Konkret lassen sich damit Photovoltaik-Anlagen mit einer homogenen und leuchtend farbigen Oberfläche herstellen. Die Module lassen sich dabei in der gewünschten Farbe herstellen und können so fast unsichtbar in Fassaden und Dächern integriert werden, wie das ISE am Montag mitteilt. 

Hierfür werden die Deckgläser der Module aber nicht etwa mit Farbpigmenten eingefärbt. Vielmehr ahmten die Forscher den physikalischen Effekt eines Schmetterlingsflügels nach, wie Dr. Thomas Kroyer, Leiter der Gruppe Beschichtungstechnologien und –systeme, in der Mitteilung erklärt. Denn bei der Pigment-Beschichtung büssen die Gläser viel von ihrem Wirkungsgrad ein, weil das Licht nicht mehr ungehindert in das Modul eindringen kann. 

Blauer Schmetterling als Vorbild 

Anders verhält es sich bei den Flügeln des Morpho-Falters. Die im tropischen Regenwald im Mittel- und Südamerika lebenden Schmetterlinge erzeugen durch einen optischen Effekt einen Farbeindruck: Ihre Flügel weisen eine mikrometerfeine Oberflächenstruktur auf, die gezielt eine Farbe reflektiert. Den ISE-Experten ist es gelungen, durch einen Vakuumprozess eine ähnliche Oberflächenstruktur auf die Rückseite des Deckglases eines Photovoltaik-Moduls aufbringen. 

Je nach Feinstruktur lassen sich so Deckgläser in knackigem Blau, Grün oder Rot herstellen, wie das ISE weiter mitteilt. Rund 93 Prozent des Lichts können diese Schicht durchdringen. Sieben Prozent werden hingegen reflektiert und lösen den Farbeffekt der Module aus.  Die Forscher haben ihre Technologie  nach ihrem blau leuchtenden Vorbild «MorphoColor» benannt. 

Quelle: Fraunhofer ISE

Die neuen Photovoltaikmodule lassen sich in der gewünschten Farbe herstellen.

Quelle: Fraunhofer ISE

Rund 93 Prozent des Sonnenlichts können die spezielle Oberflächenstruktur durchdringen.

Neue Montagemethode im Dachschindel-Prinzip 

Neben der Farbanpassung hat das Team zudem noch eine Lösung gefunden, um zu verhindern, dass die aneinander gelöteten Photovoltaik-Zellen durch das farbige Deckglas schimmern. Hierzu wurde eine Montagemethode entwickelt, die an das Prinzip von Dachschindeln erinnert; Die Solarforscher fertigten Photovoltaik-Zellen in Streifen an, die sich wenige Millimeter überlappend zu einem grösseren Modul zusammenkleben lassen. Auf diese Weise kann man die Module aus verschiedenen Winkeln betrachten, ohne dass die einzelnen Zellen durchscheinen.   

Die geschindelten Module werden vom 13 bis 15. Januar 2021 auf der wegen der Pandemie nur digital durchgeführten BAU München als Exponat gezeigt. Daneben wird auch ein Solarthermie-Kollektor mit «MorphoColor»-Beschichtung zu sehen sein. Denn die im Vakuumverfahren bedampften Deckgläser lassen sich gemäss ISE auch in einen Kollektor zur solaren Wärmeerzeugung integrieren. (mgt/pb) 

Zur Mitteilung des ISE: www.fraunhofer.de