Elektrizität aus Farbstoff-Modul

Forscher entwickeln Gestaltungsmöglichkeiten für Fassaden. Ein neuerartiges Farbstoff-Modul lässt sich zur Stromerzeugung in Fassaden integrieren. Damit lassen sich Glaswände gleichzeitig gestalten.

Auf einer Fachmesse in Tokio im Februar 2008 stellen Mitarbeiter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE ein neues Farbstoff-Solarmodul vor. Es hat die Abmessungen einer Tür: Zwei Meter hoch und 60 Zentimeter breit. Kernkomponente der neuen Module ist ein organischer Farbstoff, der in Kombination mit Nanopartikeln Sonnenlicht in Strom umwandelt. Die kleinen Nanopartikel machen die Solarmodule semitransparent. So können sie in Fassaden integriert werden.

Der in Tokio vorgestellte Prototyp des neuartigen Solarmoduls schimmert bernsteinfarben. Doch es lassen sich auch andere Farben herstellen und sogar Motive einarbeiten. Dann sehen die Module wie Dekorscheiben aus. Damit ergeben sich ganz neue Anwendungsmöglichkeiten. Der Stromerzeuger braucht nicht mehr auf dem Dach montiert zu werden, sondern kann in Glasfassaden eingebaut werden. Damit werden die betreffenden Gebäude einerseits vor störender unmittelbarer Sonneneinstrahlung geschützt und erhalten zusätzlich Strom

Das Verfahren ist noch nicht ausgereift

Noch ist das Verfahren nicht ausgereift. Die vorgestellten Modulprototypen erreichen gerade einmal einen Wirkungsgrad von vier Prozent – für die praktische Anwendung viel zu wenig. Deshalb sagt auch der Physiker Andreas Hirsch vom Institut für Solare Energiesysteme: „Wir sehen die Farbstoff-Solarzelle nicht als Konkurrenz zu herkömmlichen Siliziumzelle“. Ohnehin ist das Farbstoffmodul nur ein Prototyp, den die Freiburger Forscher zusammen mit namhaften Industriepartnern im Color-Sol-Forschungsprojekt des Bundesministeriums für Bildung und Forschung BMBF entwickelt haben.

Die Möglichkeiten der Farbsolar-Module werden wohl auch bei einer Weiterentwicklung für Anwen- dungen auf dem Dach im Vergleich zu kristallinen Siliziumsolarzellen nicht ausreichen. Für den Einsatz an Fassaden aber hat die neue Technik einen entscheidenden Vorteil. Die hauchdünne stromerzeu-gende Schicht, die zwischen zwei Glasscheiben steckt, wird aus Nanopartikeln im Siebdruck aufgetragen Dies ermöglicht, beliebige Motive einzuarbeiten und so eine Fassade dekorativ und werbewirksam zu gestalten. Die Freiburger Forscher denken etwa an bunte Firmenlogos, die obendrein Strom liefern. Das ist sicher Zukunftsmusik, aber andererseits ist Silizium knapp und teuer.

Hohe Präzision gefordert

Die besondere Herausforderung der neuen Technologie war die Präzision: Der feine Spalt zwischen den beiden Glasscheiben muss hermetisch verschlossen sein, damit keine Luft die reaktiven Sub-stanzen zerstört. Dafür haben sich die Fachleute des Fraunhofer-Instituts etwas Besonderes einfallen lassen: Statt eines polymeren Klebers wie sonst in der Industrie üblich zu verwenden, arbeiten sie mit Glaslot. Glaspulver wird im Siebdruck aufgetragen und verschmilzt bei Temperaturen von rund 600 Grad mit den Scheiben. Dauertests bei unterschiedlichen Witterungsverhältnissen haben gezeigt, dass die Solarzellen auch nach mehreren tausend Stunden noch voll funktionsfähig sein können. Eine Zertifizierung der Langzeit-Stabilität der Farbstoff-Solarmodule steht jedoch noch aus.

Führende Forschungsorganisation

Die Fraunhofer-Gesellschaft ist die führende Organisation für angewandte Forschung in Europa. Unter ihrem Dach arbeiten 56 Institute an über 40 Standorten in ganz Deutschland. Rund 13 000 Mitarbeiter erzielen das jährliche Forschungsvolumen von 1,3 Milliarden €. Davon erwirtschaft die Fraunhofer-Gesellschaft rund zwei Drittel aus Aufträgen der Industrie und öffentlich finanzierten Forschungs-projekten. Die Gesellschaft unterhält Niederlassen in Europa, den USA und in Asien.

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