Photovoltaikanlagen bestehen in der Regel aus dunkelblauen oder neuerdings vermehrt auch schwarzen Solarmodulen. Wem das bisher zu trist war, der kann sich nun freuen. Denn Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena haben Solarzellen entwickelt, die eine Farbwirkung haben oder sogar farbig bedruckt werden können. So könnte man Dächer und Fassaden mit Solarmodulen bunt und gleichzeitig funktional gestalten.
Brechzahl und Dicke machen Solarzellen farbig
Das "efficient design"-Team des IOF arbeitet an einer wenigen Mikrometer dicken Siliziumschicht, die eine optisch neutrale Schutzbarriere (Insulator) erhält, auf die eine hundert Nanometer dünne Oxidschicht aufgetragen wird. Dieses "Transparent Conductive Oxid" (TCO) ist leitfähig und hilft in erster Linie dabei, möglichst viele Lichtteilchen in die darunter liegende Halbleiterschicht zu lenken. Da das TCO eine geringere Brechzahl als Silizium-Solarzellen hat, wirkt es als Entspiegelungsschicht. Variiert man jetzt die Dicke des Oxids oder verändert die Brechzahl, kommt es zu der Farbwirkung der bunten SIS-Solarzelle (Semiconductor-Insulator-Semiconductor).
Bestimmte Farbtöne senken Wirkungsgrad
Die Farbe der Solarzellen wirkt sich jedoch nur geringfügig auf die Effizienz der neuen SIS-Module aus. Simulationen ergaben, dass SIS-Zellen einen Wirkungsgrad von bis zu 20 Prozent erreichen können. Wie hoch die elektrische Ausbeute bunter Solarmodule in der Praxis sein wird, hängt jedoch von dem gewünschten Farbdesign der Photovoltaikelemente und der Gebäudeausrichtung ab. Denn nicht mit jedem Farbton lässt sich gleichviel Strom gewinnen. Einschränkungen gibt es beispielsweise bei bestimmten Farbtönen aus Rot, Blau und Grün.
Zukünftig Werbetafeln aus bunten Solarzellen möglich
Die IOF-Wissenschaftler arbeiten zudem daran, die leitfähige TCO-Schicht per Inkjet-Druckverfahren auf dem Siliziumwafer zu kontaktieren. Das hilft nicht nur, die Herstellung der farbigen Solarzellen zu beschleunigen, sondern ermöglicht zusätzliche Freiheitsgrade im farblichen Design. So könnten selbst großflächige Werbetafeln, ihren eigenen Strom erzeugen oder zukünftig ganze Gebäude als Informationsträger mit Firmennamen oder künstlerischen Bildern gestaltet werden.
