Ab 2022 gilt für alle Neubauten in Baden-Württemberg die Photovoltaik-Pflicht. Betroffen sind davon ab Mai auch private Haushalte, bei denen der Anteil an Solarinstallationen noch sehr gering ist. Studien zufolge könnte neben den hohen Anschaffungskosten die mangelnde Ästhetik der Anlagen ein Grund dafür sein. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben nun Solarmodule entwickelt, die dank Marmor-Optik Abhilfe schaffen können.

Solarzellen auf Basis des Minerals Perowskit können aus kostengünstigeren Ausgangsstoffen und mit einfacheren Herstellungsmethoden als Silizium-Solarzellen produziert werden. Die Perowskit-Solarzellen zeigen dabei schon jetzt im Labor Wirkungsgrade von über 25 Prozent und sind somit ähnlich effizient wie ihre Geschwister auf Silizium-Basis.

Noch gilt das allerdings nur im Kleinen: "Eine zentrale Hürde für den Markteintritt der Technologie ist es, neben der Stabilität, den auf kleinen Flächen erzielten hohen Wirkungsgrad auf große Flächen zu übertragen", so Tenure-Track-Professor Ulrich W. Paetzold vom Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT. Nur so könne die Technologie jedoch zur Entwicklung von kosteneffizienten Solarmodulen führen.

Die Perspektive sei dabei attraktiv, denn die Solarmodule könnten massenhaft in noch ungenutzte Gebäudeteile wie zum Beispiel in die Fassaden integriert werden. Weil für eine solche Nutzung neben Kosten und Wirkungsgrad insbesondere auch die Ästhetik eine wichtige Rolle spielt, untersuchte das Forschungsteam um Paetzold zusammen mit dem Industriepartner Sunovation kürzlich eine Tintenstrahldruck-Methode, mit der die Perowskit-Solarmodule eingefärbt werden können. Ihr Vorteil: Die Färbung der Module per Tintenstrahldruck ist kostengünstig und auch für größere Flächen geeignet.

"Bisher war bei der Herstellung von farbigen Perowskit-Solarzellen der farbliche Eindruck der Solarzelle für den Betrachter stark vom Winkel des einfallenden Lichts abhängig", erklärt Projektkoordinator Helge Eggers vom IMT. "Bei unserer Methode ist die verwendete Farbe dagegen fast gar nicht vom Einfallwinkel des Sonnenlichts abhängig, sondern sieht immer gleich aus", so Eggers. Die lebhaft in den Basisfarben Cyan, Magenta und Gelb kolorierten Solarzellen zeigten bis zu 60 Prozent der ursprünglichen Effizienz beim Umwandeln von Solarenergie in Strom.

Der Vorteil: Durch die Tintenstrahldrucktechnik können die verwendeten Farben gemischt werden, um komplexe Farbmuster zu drucken – beispielsweise in der Optik verschiedener Baumaterialien. Als besonders effizient erwiesen sich Perowskit-Solarmodule in weißer Marmoroptik. Hier konnte das Team Wirkungsgrade von bis zu 14 Prozent erreichen. "Das Ziel von gebäudeintegrierter Photovoltaik ist es, photovoltaische System nicht auf Dächer oder Fassaden zu montieren, sondern diese durch Module zu ersetzen und damit zusätzliche Kosten zu vermeiden", erklärt Eggers. "Für in gebäudeintegrierte Photovoltaik gilt: Eine integrierte Solarzelle mit geringer Effizienz ist besser als eine Wand, die gar keinen Strom liefert. Ein Wirkungsgrad von 14 Prozent ist da enorm."

Die Originalpublikation der Forschenden erschien in der Fachzeitschrift Solar RRL.

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