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. Folien mit organischer PV und beschichteter Stahl gelten als Optionen. Seit Mai 2013 forschen Wissenschaftler der Fraunhofer-Institute FEP, ISC und IVV im Rahmen des vom BMBF unterstützten Projektes "flex25" an der Entwicklung von Solar-Verkapselungsfolien für leichtgewichtige, flexible Solarzellen.
Gebäude werden aktuell nur zu einem geringen Prozentsatz zur Energieproduktion genutzt. Fassaden, Fensterscheiben, Verschattungen oder Flachdächer bieten jedoch riesige freie Flächen, in die sich Fotovoltaikmodule integrieren ließen. So wird erwartet, dass bis zu 50 Prozent des Energiebedarfes langfristig mit gebäudeintegrierter Fotovoltaik (BIPV) gedeckt werden könnten.
Die Dünnschicht-Fotovoltaik eröffnet aufgrund ihrer Flexibilität, des geringen Gewichtes und der Möglichkeit, unterschiedliche Transparenzgrade und Farben einzustellen, ganz neue Wege, Fotovoltaik in die Gebäudehülle zu integrieren.
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. 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 Fotovoltaik 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.
Das Konsortium nutzt dabei seine Erfahrungen auf dem Gebiet der Fotovoltaik 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.
Eine für den Außenbereich taugliche Verkapselungsfolie ist derzeit weltweit nicht verfügbar, wäre aber enorm wichtig für den Durchbruch gebäudeintegrierter Fotovoltaik. So ließe sich beispielsweise durch den Ersatz des Frontglases durch eine Kunststofffolie das Gewicht eines typischen Solarmoduls um zirka 40 Prozent reduzieren und statisch anspruchsvolle Flächen wie industrielle Flachdächer für die Versorgung mit PV-Strom nutzen. Quelle: Fraunhofer FEP / pgl