Die Fassade wird zum Kraftwerk
Eine Glasfassade schützt, öffnet Räume und bringt Tageslicht. Bisher blieb sie energetisch meist passiv. Nun zeigen semitransparente organische PV-Module, dass sie künftig auch Strom erzeugen kann. Der entscheidende Schritt liegt nicht allein in der Zelle, sondern in einem Verfahren, das den Weg aus dem Labor in die industrielle Produktion ebnen soll.
Photovoltaik in Fassaden, Gewächshäusern oder Fahrzeugdächern steht vor einem Zielkonflikt. Je mehr Licht ein Modul durchlässt, desto weniger Licht bleibt für die Stromproduktion. Genau dort setzt die organische Photovoltaik an. Sie lässt sich flexibel gestalten und kann sichtbares Licht teilweise passieren lassen, während sie Energie gewinnt.
Forschende der Universität Freiburg und des Fraunhofer ISE haben nun ein semitransparentes organisches Modul mit 210,25 Quadratzentimetern Fläche gefertigt. Es erreicht im Mittel 43,2 Prozent Lichtdurchlässigkeit im sichtbaren Bereich und einen Wirkungsgrad von bis zu 9,26 Prozent. Die Lichtnutzungseffizienz liegt bei bis zu 4,0 Prozent.
Der wichtige Sprung
Der Fortschritt ist weniger eine Labor-Trophäe als ein Fertigungsbeweis. Die Module messen 14,5 mal 14,5 Zentimeter. Ihre Schichten wurden mit Sputtern und Slot-Die-Beschichtung hergestellt. Beide Verfahren sind in der Industrie etabliert und auf grössere Flächen übertragbar.
Das ist zentral, denn viele Solarzellen liefern auf kleinen Laborflächen starke Werte, verlieren ihre Leistungsfähigkeit jedoch beim Schritt zu grösseren Modulen. Dem Freiburger Team gelang es, die Beschichtung der Zellschichten mit dem skalierbaren Schlitzdüsenverfahren praktisch ohne nennenswerte Verluste auf die Modulfläche zu übertragen. Die Resultate erschienen Anfang August im Fachjournal Joule.
Architektur gewinnt eine Option
Die Technologie ersetzt Siliziummodule nicht. Ihr Potenzial liegt dort, wo Flächen zugleich Licht, Sicht und Gestaltung ermöglichen müssen. Bei Transparenz von deutlich über 50 Prozent könnten solche Module künftig in Glasfassaden und Gewächshäuser integriert werden. Bei getönten Bauteilen wie Fahrzeugdächern oder bestimmten Fassadenelementen kann eine geringere Durchlässigkeit sogar erwünscht sein.
Damit verschiebt sich die Frage für Projektentwickler und Architektur. Nicht mehr nur, ob auf dem Dach genug Fläche für Solarstrom vorhanden ist. Sondern welche Bauteile selbst Teil der Energieerzeugung werden können.
Die Folie als nächste Ebene
Slot-Die-Beschichtung ist auch mit Rolle-zu-Rolle-Prozessen kompatibel. Das eröffnet Perspektiven für PV auf Folien und damit für leichtere, flexible Anwendungen. Im Projekt entstanden bereits flexible Module, die nach 1275 Biegezyklen über einen Stab mit 15 Millimetern Durchmesser ihre ursprüngliche Effizienz vollständig behielten.
Der Weg zur grossflächigen, transparenten Stromernte bleibt anspruchsvoll. Aber die Richtung ist klar. Wenn industrielle Prozesse, Gestaltung und Energieproduktion zusammenfinden, wird die Gebäudehülle vom Kostenfaktor zur aktiven Infrastruktur.