Photovoltaik / Solartechnik

Energie aus unerschöpflichen Quellen, wie etwa dem Sonnenlicht, für unsere Gesellschaft zu nutzen, stellt eine große Aufgabe dar. Grundsätzlich eignen sich hierzu photovoltaische Solarzellen, die direkt Licht in Strom umwandeln können. Allerdings ist ihr Wirkungsgrad bisher weit vom Optimum entfernt und auch die Herstellungskosten sind vergleichsweise hoch. Derartige Solarzellen basieren in der Regel auf einem Mehrschichtenaufbau (Träger/Halbleiter/stromsammelnde Ableitungen/Schutzschichten), der auf einem starrem Träger, z.B. etwa Glasplatten oder Metall, montiert ist. Als Halbleiter bietet sich überwiegend amorphes und kristallines Silizium an, jedoch gewinnen Halbleiter auf CIS-Basis (Kupfer/Indium/Selen, ggf. mit Gallium-Anteilen: CIGS) an Bedeutung.

Seit 2001 arbeitet das DTNW an der Entwicklung von Dünnschicht-Solarzellen auf textilen - und somit flexiblen - Trägern.

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Solarenergieforschung (Hameln/Emmerthal) konnten textilbasierte Dünnschicht-Solarzellen mit einer Effizienz von 8,0 ‑ 8,3 % realisiert werden. Um das Problem der großen Oberflächenrauigkeit textiler Materialien zu minimieren, wurde hierfür vom DTNW ein Konzept entwickelt, mit Hilfe des Auftrags von Lack-/Harzschichten die Unebenheiten auszugleichen, ohne die textile Flexibilität zu verlieren. Vergleichend mit den Dimensionen des Trägergewebes, incl. Harzschicht, zeigt sich ein guter Schichtaufbau der CIGS-Solarzelle, die - selbst aus 5 Schichten bestehend - homogen aufgebracht werden kann.

Basierend auf den erfolgreichen Arbeiten des DTNW wurde im Rahmen des FP7 das EU‑Projekt DEPHOTEX (Development of Photovoltaic Textiles based on novel Fibres) ins Leben gerufen, an dem sich neben dem DTNW weitere 13 Partner aus 7 europäischen Nationen beteiligen. Das Forschungsvorhaben beschäftigt sich mit der Entwicklung von textilbasierten photovoltaischen Zellen, wobei - im Gegensatz zur bisherigen Forschung - photovoltaisch aktive organische Materialien und DSSC (Dye-Sensitized Solar Cells) im Vordergrund stehen.

Flexible und leichte Solarmodule auf textilen Substraten (Vliese, Bänder, Gewebe u.ä.) können auf gekrümmte Flächen mit niedriger Tragkraft installiert werden, die für konventionelle Module mit schweren starren Modulen nicht geeignet sind. Zudem ist eine einfachere Dachmontage von der Rolle denkbar, was ebenfalls zur Reduktion der Photovoltaik-Systemkosten beitragen wird. Weitere Anwendungen finden sich im Bereich der Outdoor-Textilien (Markisen, Sonnenschirme), Heimtextilien (Gardinen), der Sportbekleidung, im Wellnessbereich oder auch in der Automobilindustrie.