Photovoltaik Solarzellen kommen künftig von der Rolle – und aus dem 3D-Drucker

Wird die Solarzelle bald zur Meterware auf der Rolle? Aktuelle Forschungsarbeiten und aufstrebende junge Unternehmen lassen das vermuten. Denn sie arbeiten an sogenannten Solarfolien – also Solarmodulen, die sehr dünn und sehr flexibel sind. Häufig sind sie nicht so effizient wie klassische Photovoltaik-Module, aber sie punkten dafür mit anderen Vorteilen. Denn mithilfe von Solarfolien können zum Beispiel Flächen ausgestattet werden, die bisher überhaupt nicht für die Installation von Solarpanelen infrage gekommen sind.

Damit sich solche Solarfolien oder Solarmatten effizient herstellen lassen, arbeiten Forschende weltweit daran, sie mit Druckverfahren herzustellen. Unter anderem läuft derzeit ein DFG-Forschungsprojekt unter der Leitung der TU Chemnitz, das Druckverfahren für sogenannte organische Solarzellen entwickeln soll.

An der britischen Universität Swansea ist Forschenden der 3D-Druck von Solarmodulen jetzt erstmals gelungen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dort haben einen Weg zur Herstellung vollständig druckbarer Perowskit-Solarzellen entwickelt. Um die Solarfolie tatsächlich drucken zu können, mussten die Forschenden der Universität zufolge die korrekte Mischung Lösungsmittel zum Beschichten finden. Denn bisher musste eine erste Druckschicht aufwändig bearbeitet werden. Die neue Mischung trockne dagegen einfach als Film, ohne die darunter liegende Schicht aufzulösen. "Diese innovative Schicht kann kontinuierlich und kompatibel mit den darunter liegenden Schichten bei niedriger Temperatur und hoher Geschwindigkeit aufgetragen werden", sagt Erstautor David Beynon.

Die Entwicklung ist vielversprechend: Wenn sich voll funktionsfähige Perowskit-Solarzellen schnell produzieren lassen, wird die Massenfertigung nicht nur einfacher, sondern auch wirtschaftlicher. Damit könnten die neuartigen Dünnschichtsolarzellen kommerziell erfolgreich werden, glauben die Forschenden. Die nächste Herausforderung sei nun, so Photovoltaik-Professor Trystan Watson, zu beweisen, dass die Solarmodule auch funktionieren. "Um dies zu erreichen, müssen wir anfangen, etwas herzustellen, das wirklich wie ein Solarpanel aussieht." Denn bisher hat das Team erst einmal 20 Meter des flexiblen Substrats gedruckt. Aus diesem Material sollen nun die Solarpanele gebaut und an Gebäuden installiert werden.

Während die Perowskit-Solarzellen noch erforscht werden, sind Folien aus sogenannten organischen Solarzellen bereits in der Serienproduktion: Unter anderem das Dresdner Unternehmen Heliatek produziert und entwickelt mittlerweile Solarfolien auf einer Fläche von 5.000 Quadratmetern. Unternehmenssprecher Stephan Kube zufolge befindet sich Heliatek derzeit in einer Anlaufphase, in der das Produktionsvolumen Schritt für Schritt erhöht werde. Parallel dazu würden die Folien und das Produktionsverfahren noch weiterentwickelt. Das sei komplex und nehme Zeit in Anspruch, so Kube.

Heliatek könne die weltweit sehr große Nachfrage mit dem aktuellen Produktionsvolumen "bei weitem" noch nicht bedienen. Deshalb würden zunächst strategische Kunden aus der Industrie beliefert. Die leichten Folien seien nämlich ganz besonders für Industriekunden interessant, die oft gar keine schweren Panele auf ihren Dächern oder an den Fassaden installieren können, erläutert Kube. In Zukunft sollen die ultra-leichten, flexiblen und extrem dünnen Solarfolien auch an Privatpersonen verkauft werden.

Die Heliatek-Folien werden weltweit installiert: Zuletzt sind etwa im Hafen von Barcelona 509 Quadratmeter Solarfolie auf gewölbte Dächer aufgebracht worden und auch die Fassade vom Samsung Advanced Institute of Technology in Südkorea hat 147 Quadratmeter Heliatek-Folie bekommen. Insgesamt sind dem Unternehmen zufolge mehr als 30 Pilotprojekte auf der ganzen Welt realisiert worden.

(kie)