Leuchtend wie der Morpho-Schmetterling 12.01.2021, 12:00 Uhr

Schillernde Solaranlage: Forscher finden Lösung für altes Problem in der Natur

Glänzende Solarmodule, leuchtend wie Schmetterlingsflügel auf dem Dach – das klingt doch mal optisch nach einem echten Hingucker in der Siedlung. Dass Photovoltaikanlagen nicht wie ein Fremdkörper auf dem eigenen Haus wirken müssen, haben Fraunhofer-Forscher nun bewiesen.

In leuchtendem Blau: Photovoltaikmodul

Die neuen Photovoltaikmodule lassen sich in der gewünschten Farbe herstellen.

Foto: Fraunhofer ISE

Immer mehr Photovoltaik- und Solarthermie-Anlagen “schmücken” deutsche Gebäude. Doch ästhetisch sieht das oft nicht aus. Forscher am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE haben eine schillernde Idee umgesetzt.

Die Forscher entwickeln ein Verfahren, mit denen Anlagen mit einer homogenen und leuchtend farbigen Oberfläche hergestellt werden können. Präsentiert wird die bahnbrechende Entwicklung auf der Messe BAU vom 13. bis 15. Januar, die dieses Jahr in digitaler Form stattfindet. Zum Event geht es hier.

Orientiert haben sich die Wissenschaftler an den Flügeln des Morpho-Schmetterlings. Photovoltaikanlagen sollen sich so harmonischer in Häuserfassaden einfügen lassen. Das Ziel: Einen weiteren Schub für erneuerbare Energien auslösen.

Batterien: Blau leuchtendes Material schafft ungeahnte Möglichkeiten

Morpho-Schmetterling dient als tierische Vorlage

Der Morpho-Schmetterling, auch Morphofalter genannt, zählt zu den größten Schmetterlingen und leuchtet in einem strahlenden, metallischen Blau. Das macht den Falter in der Tierwelt einzigartig. Durch seine blaue Farbe trägt der Morpho-Schmetterling auch den Beinamen Himmelsfalter.

Morpho-Schmetterling auf gelbem Grund

Der Morpho-Schmetterling dient den Forschern als natürliches Vorbild.

Foto: panthermedia.net/anytka

Die im tropischen Regenwald in Mittel- und Südamerika lebenden Schmetterlinge erzeugen einen Farbeindruck nicht durch farbige Pigmente, sondern durch einen optischen Effekt. Die Schmetterlingsflügel haben eine mikrometerfeine Oberflächenstruktur, die gezielt einen engen Wellenlängenbereich, sprich eine Farbe, reflektiert. Den Fraunhofer ISE-Experten ist es gelungen, eine ähnliche Oberflächenstruktur durch einen Vakuumprozess auf die Rückseite des Deckglases ihrer Photovoltaik-Module aufzubringen

Bahnbrechende Idee vereinfacht Baumaschinen-Produktion

Aus Sonne Strom zu gewinnen, ist heute schon selbstverständlich. Die Standard-Technologie wird mittlerweile viel kostengünstiger hergestellt und in großen Mengen abgenommen. Doch eins hat sich über all die Jahre nicht verändert: das Aussehen. Photovoltaik-Module bestehen aus schwarz-glänzenden Platten mit einer Schutzhaut aus Glas. Darunter befinden sich die Photovoltaik-Zellen von der Größe einer kleinen Badezimmerkachel. Wie auf einem Schachbrett sind sie miteinander verlötet. Als schön kann man das wahrlich nicht bezeichnen. An einer Hausfassade wirken die Anlagen oft klobig – gar wie eine Art Fremdkörper. Neben dem Dach macht es auch Sinn, Hauswände mit Modulen zu verkleiden. Aufgrund der Optik entscheiden sich aber viele Hausbesitzer dagegen. Durch die Erfindung am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE könnte sich das ändern.

Blau, Grün, Rot: Solarmodule auf Wunsch in der Lieblingsfarbe

Bei strahlendem Blau soll es nicht bleiben. Die bunten Bauteile lassen sich in der gewünschten Farbe herstellen und können fast unsichtbar in eine Fassade oder ein Dach integriert werden. Wer ein rot angestrichenes Haus hat, kann demnach auch in einem ähnlichen Ton Module bestellen. Modernen Gebäuden mit vorgehängter, hinterlüfteter Fassade können sie gar den letzten Schliff geben.

„Die zündende Idee für die Entwicklung bestand darin, die Deckgläser der Module nicht mit Farbpigmenten einzufärben, sondern vielmehr den physikalischen Effekt des Schmetterlingsflügels nachzuahmen”, sagt Thomas Kroyer, Leiter der Gruppe Beschichtungstechnologien und -systeme.

Denn beschichtet man Gläser mit Pigmenten, büßen diese viel von ihrem Wirkungsgrad ein, weil das Licht nicht mehr ungehindert in das Modul eindringen kann.

„Rund 93 Prozent des Lichts können diese Schicht durchdringen – nur etwa sieben Prozent werden reflektiert und lösen den Farbeffekt aus”, erläutert Kroyer.

Nach dem strahlend blau leuchtenden Schmetterling haben die Forscher ihre Technologie “MorphoColor” genannt.

Innovative Montagemethode aus einem Guss

Neben der verbesserten Optik haben die Wissenschaftler noch weiter getüftelt und eine innovative Montagemethode ins Leben gerufen. Um zu verhindern, dass die aneinander gelöteten Photovoltaik-Zellen wie ein Schachbrett durch das farbige Deckglas schimmern, haben sie eine Anwendung entwickelt, die an das Prinzip der Dachschindeln erinnert. Dachschindeln werden überlappend aufeinander gelegt, damit der Regen abfließen kann. Entsprechend fertigen die Solarforscher Zellen in Streifen an, die sie wenige Millimeter überlappend zu einem größeren Modul zusammenkleben. So entsteht ein homogenes Ganzes ohne störende Zwischenräume.

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Ein Beitrag von:

  • Sarah Janczura

    Sarah Janczura

    Sarah Janczura ist Content Manager und verantwortliche Redakteurin für ingenieur.de. Nach einem Volontariat mit dem Schwerpunkt Social Media war sie als Online-Redakteurin in einer Digitalagentur unterwegs. Sie schreibt über Technik, Forschung und Karrierethemen.

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