10.03.2011

Farbstoffsolarmodule auf dem Weg zur industriellen Fertigung

Neuer Herstellungsprozess auf Basis bewährter Verfahren erlaubt großflächige Solarmodule.

Neuer Herstellungsprozess auf Basis bewährter Verfahren erlaubt großflächige Solarmodule.

Farbstoffsolarmodule sind eine noch junge Photovoltaik-Technologie, die zur Integration in Fassaden oder in dekorativen Anwendungen verwendet werden sollen. Eine große Herausforderung bei der Entwicklung stellt die Skalierung – der Schritt von Labormustern in die industrielle Umsetzung – dar. Mit der Herstellung 60 cm x 100 cm großer Farbstoffsolarmodule auf einem durchgehenden Glassubstrat ist Forschern des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg ein Schritt in diese Richtung gelungen.

Abb.: Prototyp eines am Fraunhofer ISE mittels Siebdruck hergestellten 60 cm x 100 cm großen Farbstoffsolarmoduls. (Bild: Fraunhofer ISE)

Farbstoffsolarzellen sind elektrochemische Solarzellen und ähneln in ihrer Funktionsweise dem Primärprozess der Photosynthese. Sie basieren auf einer nanokristallinen Trägerschicht aus Titandioxid, die mit Farbstoffmolekülen besetzt wird. Eine kleine Menge eines gelierbaren Elektrolyten wird für den Transport der Ladungen eingesetzt. Die Herstellung der Module erfolgte mit industrierelevanten Verfahren und Maschinen. Für die Applikation von Farbstoff und Elektrolyt wurde in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation in Stuttgart eine Station für die automatisierte Befüllung und Endversiegelung der großflächigen Farbstoffsolarmodule entwickelt.

„Erstmalig konnten wir zeigen, dass eine im Siebdruckverfahren integrierte Serienverschaltung der Zellen auf 60 cm x 100 cm großen Modulflächen möglich ist“, erklärt Andreas Hinsch vom Fraunhofer ISE. Damit entfällt eine aufwändige, externe Verschaltung. Die Farbstoffsolarmodule werden im sogenannten „Meander-Design“ hergestellt. Eine langzeitstabile Versiegelung erfolgt durch ein ebenfalls im Siebdruck aufgebrachtes Glaslot. Auf der aktiven Fläche 10 cm x 10 cm großer Module dieser Bauart erzielten die Forscher einen solaren Wirkungsgrad von 7,1%. 

Fraunhofer ISE / KK

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