Hocheffiziente farbige Photovoltaikmodule eignen sich besonders für denkmalgeschützte Gebäude. Mit "MorphoColor" hat das Fraunhofer ISE dafür eine preisgekrönte Technologie entwickelt. Und die ist beinahe so leistungsfähig wie herkömmliche PV-Module.
Wenn Sie an eine Photovoltaikanlage denken: Welche Farbe hat sie? Schwarz werden wohl die meisten Menschen antworten. Doch längst gibt es auch farbige Module auf dem Markt.
Besonders effiziente farbige Photovoltaikmodule haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg entwickelt. Für die "MorphoColor"-Technologie nahm das Team des ISE, Dr. Thomas Kroyer, Dr. Oliver Höhn und Andreas Wessels, jüngst den Joseph-von-Fraunhofer-Forschungspreis entgegen.
Seit 2016 forschen sie an einer Lösung, Solarmodule ästhetisch und architektonisch in ein Gebäude zu integrieren und gleichzeitig möglichst wenig Verluste bei der Stromerzeugung hinnehmen zu müssen. Mit der Beschichtung "MorphoColor" gelingt dies. Über 90 Prozent der Leistung eines herkömmlichen schwarzen Moduls können "MorphoColor"-beschichtete Module erzielen.
Patentiert und auf dem Markt
Mittlerweile ist die patentierte "MorphoColor"-Technologie in Produkten des Schweizer Solarherstellers Megasol verarbeitet und seit dem Frühjahr 2023 auf dem Markt verfügbar.
Module, die mit "MorphoColor" beschichtet sind, verfügen über eine hohe Lichtdurchlässigkeit und Farbsättigung. Der Farbeindruck der Module wird durch einen optischen Effekt erzeugt. Also nicht durch Farbpigmente, wie beim tierischen Namensgeber der Technologie, dem Blauen Morphofalter. Sein strahlendes Blau entsteht auch nicht etwa durch Farbpigmente, sondern durch die Art und Weise, wie sich das Licht bricht, wenn es auf die schuppigen Flügel des Schmetterlings trifft.
Und das funktioniert bei der Fraunhofer-Entwicklung am Beispiel der Farbe Blau so: "Die Scheibe, die wir verwenden, reflektiert nur das blaue Licht", sagt Dr. Thomas Kroyer, Leiter der Gruppe Beschichtungsverfahren und -systeme beim ISE. Der Rest des Lichtes wird durchgelassen. Ganz anders verhält sich "normale" Farbe. Streicht man sie auf eine Scheibe, würde sie zwar blaues Licht reflektieren, aber alle anderen Farben absorbieren. "Wir erzeugen die Farbe aber nicht, indem wir alle anderen Farben absorbieren, sondern indem wir alle anderen Farben durchlassen und nur die Farbe, die wir sehen wollen, zurückwerfen. Das ist der wesentliche Unterschied." So kann der Großteil des Lichts die Photovoltaikzelle erreichen und in Strom umgewandelt werden.
Farbe für den Denkmalschutz
Interessant ist die Technologie wegen ihrer Farbgebungsmöglichkeiten insbesondere auch für den Denkmalschutz. "Abgesehen von der Ästhetik können wir mit der 'MorphoColor'-Technologie auch Flächen abdecken, bei denen Photovoltaik sonst schwierig wäre", so Kroyer, "die Frage ist immer, was in Farbe wirtschaftlich darstellbar umgesetzt werden kann". Stadtviertel oder Stadtteile, die unter Ensembleschutz stehen, könnten von der neuen Technologie profitieren. "Hier in Freiburg gibt es große Flächen von Satteldächern mit roten Biberschwanzziegeln. Da ist es normalerweise schwierig, Photovoltaik zu installieren", so der Forscher. Denn eine schwarze Anlage werde wegen des Ensembleschutzes nicht genehmigt, eine in der "richtigen" Farbe hingegen schon. "Wenn Sie zum Beispiel rote Module im Dach installieren, ist das in vielen Fällen für den Denkmalschutz schon ausreichend."
Photovoltaik an der Fassade
Die Module können aber nicht nur auf Dachflächen, sondern auch auf Fassaden angebracht werden. Oft werde er gefragt, ob sich Photovoltaik an einer Fassade überhaupt auszahle. "Wenn neu gebaut oder eine Fassade saniert wird, lohnt sich Photovoltaik auf alle Fälle", stellt Dr. Thomas Kroyer klar. Und auf dem Dach sowieso. "Solarenergie ist heute die günstigste Form, überhaupt Energie zu gewinnen." Die Technologie für die Energiewende ist da, man müsse es nur machen. "Unser Beitrag ist, es noch schöner zu machen und dass mehr Flächen abgedeckt werden können."
Zwar gebe es auf dem Markt auch andere Hersteller, die farbige Photovoltaikmodule anbieten. Der Vorteil von "MorphoColor" sei jedoch, dass sich hier beide Aspekte – Wirkungsgrad und Farbgebung – auf einem hohen Niveau befinden. "Das ist nicht selbstverständlich, das haben andere Varianten nicht zu bieten", sagt Kroyer.
Die Möglichkeiten von "MorphoColor" enden aber nicht auf dem Dach oder an der Fassade. Die Fraunhofer-Forscher arbeiten auch daran, Photovoltaikmodule in Fahrzeuge zu integrieren – etwa in die Motorhaube. "Bei dieser Variante verwenden wir kein Glas, sondern eine flexible Folie. Damit können wir auch gekrümmte Oberflächen belegen", erläutert Dr. Thomas Kroyer.