Dünnschichttechnik: Farbige Solarzellen für hübschere Häuser

Hübsch sehen Solarzellen auf Dächern und Fassaden nicht unbedingt aus - auch weil es sie fast nur in bläulich grauer Farbe gibt. Durch farbige Solarzellen, die mit Hilfe der Dünnschichttechnik gebaut werden, soll die Ästhetik verbessert werden. Denkbar sind sogar mehrfarbige Werbeschilder als Solarzellen.

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Gebäude des Fraunhofer IAO in Stuttgart/Fotomontage
Gebäude des Fraunhofer IAO in Stuttgart/Fotomontage (Bild: Fraunhofer IOF)

Die bläulich grauen Solarzellen auf den Dächern könnten bald durch farbige Elemente ersetzt werden, berichtet das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena mit Hinweis auf eine selbstentwickelte Technik. Dabei wurde die waferbasierte Siliziumphotovoltaik mit Prozessen der Dünnschichtphotovoltaik verbunden.

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Kevin Füchsel, Projektleiter am Fraunhofer-Institut IOF, arbeitet seit vier Jahren an einer Technik mit hauchdünnen Solarzellen, die für Hausdächer, aber auch für Fassaden genutzt werden könnten. Das Silizium ist nur einige Mikrometer dick. Davor ist eine optisch neutrale Schutzbarriere, die mit einer extrem dünnen Oxidschicht versehen wurde. Dieses Material (Transparent Conductive Oxid/ TCO) leitet den Strom und soll möglichst viel Licht auf den Silizium-Halbleiter lenken. Das funktioniere, weil TCO eine geringere Brechzahl als Silizium hat, so Füchsel.

Die Solarzelle wurde recht simpel aus drei Schichten aufgebaut:. Halbleiter, Schutzschicht und noch einmal ein Halbleiter. Die Farben entstehen durch Variation in der Dicke des transparenten, leitfähigen Oxids an der Oberseite und durch Veränderung der Brechzahl. Die Zusatzschicht soll indes kaum Auswirkungen auf den Wirkungsgrad haben, so der Forscher. Die Zelle erreicht einen Wirkungsgrad von 20 Prozent. Zum Vergleich: Die derzeit effizienteste Solarzelle erreicht im Labor einen Wirkungsgrad von 44,4 Prozent.

Künftig soll die leitfähige TCO-Schicht im Tintenstrahldruckverfahren aufgetragen werden. Das hätte den Vorteil, dass auch mehrfarbige Zellen produziert werden können. Das würde Werbetafeln ermöglichen, die nicht nur ihre Werbebotschaft zeigen, sondern gleichzeitig noch aus dem einfallenden Sonnenlicht Strom erzeugen könnten.

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