Bisher zieren schwarze oder bläulich graue Solarzellen die Dächer von Deutschland. Wer sich für Solarzellen auf dem Dach entscheidet, entscheidet sich auch für eine optische Veränderung seines Hauses. Forscher vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF und Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität in Jena machen es nun möglich, bunte Solarzellen in verschiedenen Farben industriell herzustellen.
Das “efficient design”-Team befasst sich seit vier Jahren in einer vom Bundesforschungsministerium (BMBF) geförderten Nachwuchsgruppe mit nanostrukturierten Solarzellen. Durch die neu entwickelte Technologie in Verbindung mit modernen Fertigungstechniken kann der Wirkungsgrad erhöht werden. Des Weiteren eröffnen sich ganz neue Gestaltungsmöglichkeiten für Architekten und Gebäudeplaner.
Semiconductor-Insulator-Semiconductor – SIS-Solarzellen
Die bunten SIS-Solarzellen (Semiconductor-Insulator-Semiconductor) werden aus hauchdünnen Siliziumwafern hergestellt. Um viel Licht auf das Halbleitermaterial Silizium zu lenken, wird eine neutrale Schutzbarriere (Insulator) aufgebracht. Darüber schließt eine hundert Nanometer dünne Oxidschicht die Solarzelle ab. Diese Aufbauschicht nennt man Transparent Conductive Oxid (TCO). Sie besitzt eine geringere Brechzahl als Silizium und wirkt als Entspiegelung.
Der große Vorteil der Aufbauschicht ist die Erhöhung des Wirkungsgrades (bis zu 20 Prozent). Durch variieren der Dicke der Schicht können verschiedene Farben erzeugt werden. Jedoch haben Simulationen ergeben, dass nicht jeder Farbton gleichviel Strom erzeugt. Große Einbußen müssen aber nicht gemacht werden.
Herstellungsverfahren und gestalterische Möglichkeiten patentiert
Die Forscher arbeiten an einem Inkjet-Druckverfahren, welches die leitfähige TCO-Schicht mit den Siliziumwafer kontaktiert. Dadurch wird nicht nur das Herstellungsverfahren beschleunigt, sondern auch gestalterisch viel mehr Freiraum erreicht. Das Verfahren und Integration von gestalterischen Elementen auf bunte Solarzellen und Modulen wurde patentrechtlich geschützt.
Dipl.-Phys. Kevin Füchsel betonte:
Damit eröffnen sich vielseitige Möglichkeiten, ein Gebäude als Informationsträger mit Firmennamen oder künstlerischen Bildern einzusetzen.
