Das Auge isst bekanntlich mit – was beim Kochen gilt, spielt auch beim Bauen eine immer größere Rolle. Denn Solarmodule sind zwar nachhaltige Energielieferanten, aber nicht als Designobjekte bekannt. Es braucht also Elemente, die nicht aussehen wie klassische Paneele.
Das wünschen sich Architekten ebenso wie designaffine Bauherren. Design-PV zeigt, dass Photovoltaik auch ohne optische Kompromisse funktioniert. Im Forschungsprojekt entwickeln das Fraunhofer FEP mit Partnern aus der Industrie solare Dekorfolien für Fassaden. Und es kommt noch besser: Erste Tests zeigen, dass die Module bis zu 80 Prozent der Solarernte herkömmlicher Solarmodule erreichen.
Ästhetik steigert Akzeptanz
Die Dekorfolien werden mittels Rolle-zu-Rolle-Nano-Imprint-Lithografie veredelt und auf solaraktive sowie nichtaktive Fassadenelemente appliziert. Erste Tests des Instituts für Solarenergieforschung Hameln (ISFH) zeigen, dass die mit Dekorfolien versehenen Module optisch kaum von herkömmlichen Fassadenelementen zu unterscheiden sind.
Abhängig vom Dekor ändert sich natürlich der Energieertrag der innovativen Module. „Dennoch stellt das Ergebnis einen bedeutenden Fortschritt dar, da ästhetische Aspekte oft als Hindernis für die Akzeptanz von BIPV-Lösungen angesehen werden“, erklärt Steffen Günther, zuständiger Projektleiter am Fraunhofer FEP.
Ziel sei es, Photovoltaikmodule optisch ansprechend und kostengünstig in Fassaden zu integrieren, um bisher ungenutzte Flächen für die Energiegewinnung zu erschließen.
Dekorfolien müssen sicher haften
Eine zentrale Herausforderung des Projekts ist die Haftfestigkeit der Dekorfolien. Diese müssen sowohl auf dem Frontglas der Photovoltaikmodule als auch auf der Metallschicht der Fassadenelemente zuverlässig halten. Zudem wird das Foliensubstrat ETFE (Ethylen-Tetrafluorethylen) verwendet. Es zeichnet sich durch hohe Witterungsstabilität aus, verfügt jedoch nur über eine geringe Oberflächenhaftung. Um dieses Problem zu lösen, hat das Fraunhofer FEP ein Plasmaverfahren entwickelt, das die Grenzschicht der ETFE-Folie im Nanometermaßstab aufraut und so die Haftung der Dekorschichten verbessert.
Mittels Nano-Imprint-Lithografie, kurz NIL, werden Oberflächentopografien auf Folien mit Strukturgrößen von wenigen Hundert Nanometern über einige Mikrometer bis zum Millimeterbereich in einem Rolle-zu-Rolle-Prozess hergestellt. So wird eine großflächige Produktion der Folien möglich. Dabei wird eine strukturierte Masterwalze in eine flüssige Lackschicht gepresst, gleichzeitig wird der Lack mittels Elektronenstrahlen vernetzt.
Solarstrom von der Rolle
Das erlaubt eine schnelle und effiziente Aushärtung der Strukturen und bietet die Flexibilität, verschiedene Pigmente oder Partikel in den Lack zu integrieren. Der Prozess wird auf einer Bahnbreite von bis zu 1.250 Millimetern und mit einer Geschwindigkeit von mehreren zehn Metern pro Minute durchgeführt, das steigert die Produktivität. In der nächsten Projektphase sollen weitere Dekore und Farben getestet sowie die Langzeitstabilität und Witterungsfestigkeit der Lösungen untersucht werden. Das Projekt wird vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert.
Neben dem Fraunhofer FEP und dem Institut für Solarenergieforschung aus Hameln arbeiten die vier Projektpartner Surteco, Flachglas Sachsen, Ronge sowie Tomasic Engineering aus der Industrie mit an diesem Zukunftsthema – Optik wird auch für Solarmodule immer wichtiger.
