Perowskit-Solarmodule in Marmoroptik

Solarzellen als Baumaterial? Ein Forschungsteam am KIT entwickelte mit der Firma SUNOVATION Perowskit-Solarmodule in Marmoroptik für Gebäudefassaden. (Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT)

Ab 2022 gilt für alle Neubauten in Baden-Württemberg die Photovoltaik-Pflicht. Betroffen sind davon ab Mai auch private Haushalte, bei denen der Anteil an Solarinstallationen noch sehr gering ist. Studien zufolge könnte neben den hohen Anschaffungskosten die mangelnde Ästhetik der Anlagen ein Grund dafür sein. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben farbige Solarzellen aus günstigem Perowskit-Halbleitermaterial entwickelt, die auf lange Sicht in Gebäudefassaden oder Dächern integriert werden können und dabei die Optik bekannter Baumaterialien imitieren. Darüber berichten sie in der Zeitschrift Solar RRL. (DOI: 10.1002/solr.202100897)

Perowskit-Solarzellen zeigen schon jetzt im Labor Wirkungsgrade von über 25 Prozent – und das bei kostengünstigeren Ausgangsstoffen und einfacheren Herstellungsmethoden als die ähnlich effizienten Silizium-Solarzellen. Noch gilt das allerdings nur im Kleinen: „Eine zentrale Hürde für den Markteintritt der Technologie ist es, neben der Stabilität, den auf kleinen Flächen erzielten hohen Wirkungsgrad auf große Flächen zu übertragen“, so Tenure-Track-Professor Ulrich W. Paetzold vom Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT. Nur so könne die Technologie jedoch zur Entwicklung von kosteneffizienten Solarmodulen führen. Die Perspektive sei attraktiv, denn eben solche könnten massenhaft in noch ungenutzte Gebäudeteile wie zum Beispiel Fassaden integriert werden. Weil für eine solche Nutzung neben Kosten und Wirkungsgrad insbesondere auch die Ästhetik eine wichtige Rolle spielt, untersuchte das Forschungsteam um Paetzold zusammen mit dem Industriepartner SUNOVATION eine Tintenstrahldruck-Methode, mit der die Perowskit-Solarmodule eingefärbt werden kann. Ihr Vorteil: Die Färbung der Module per Tintenstrahldruck ist kostengünstig und auch für größere Flächen geeignet.

Farbeindruck ist unabhängig vom Lichteinfall

Der gewählte Ansatz hat einen weiteren erheblichen Vorteil: „Bisher war bei der Herstellung von farbigen Perowskit-Solarzellen der farbliche Eindruck der Solarzelle für den Betrachter stark vom Winkel des einfallenden Lichts abhängig“, erklärt Projektkoordinator Helge Eggers vom IMT. „Bei unserer Methode ist die verwendete Farbe dagegen fast gar nicht vom Einfallwinkel des Sonnenlichts abhängig, sondern sieht immer gleich aus“, so Eggers. In einer groß angelegten Experimentreihe konnten die Forschenden belegen, dass diese ursprünglich für Solarmodule aus Silizium entwickelte Methode auch bei Perowskit-Solarmodulen effizient anwendbar ist. Die lebhaft in den Basisfarben Cyan, Magenta und Gelb kolorierten Solarzellen zeigten bis zu 60 Prozent der ursprünglichen Effizienz beim Umwandeln von Solarenergie in Strom.

Solarmodule in Marmoroptik dank Farbmischung

Die Methode hat außerdem einen weiteren Vorteil: Durch die Tintenstrahldrucktechnik können diese Farben gemischt werden. Damit ist nicht nur ein weites Farbspektrum möglich, sondern auch der Druck komplexer Farbmuster. Die Forschenden nutzten dies, um Solarmodule in der Optik von verschiedenen Baumaterialien herzustellen. Besonders effizient zeigten sich Perowskit-Solarmodule in weißer Marmoroptik. Hier konnte das Team Wirkungsgrade von bis zu 14 Prozent erreichen. „Das Ziel von gebäudeintegrierter Photovoltaik ist es, photovoltaische System nicht auf Dächer oder Fassaden zu montieren, sondern diese durch Module zu ersetzen und damit zusätzliche Kosten zu vermeiden“, sagt Eggers. „Für in gebäudeintegrierte Photovoltaik gilt: Eine integrierte Solarzelle mit geringer Effizienz ist besser als eine Wand, die gar keinen Strom liefert. Ein Wirkungsgrad von 14 Prozent ist da enorm.“ (rli)

Originalpublikation
Eggers, H., Gharibzadeh, S., Koch, S., Schackmar, F., Ritzer, D.B., Abzieher, T., Richards, B.S., Erban, C., Paetzold, U.W.: Perovskite Solar Cells with Vivid, Angle-Invariant, and Customizable Inkjet-Printed Colorization for Building-Integrated Photovoltaics. Solar RRL, 2022. DOI: 10.1002/solr.202100897
https://doi.org/10.1002/solr.202100897

Details zum KIT-Zentrum Energie: https://www.energie.kit.edu

Kontakt für diese Presseinformation:
Regina Link, Pressereferentin, Tel.: +49 721 608-41158, E-Mail: regina.link@kit.edu

Als „Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen maßgebliche Beiträge in den Feldern Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 9 600 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplinären Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 23 300 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universitäres Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationstätigkeit am KIT schlägt die Brücke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer natürlichen Lebensgrundlagen. Das KIT ist eine der deutschen Exzellenzuniversitäten.

Originalpublikation:

Eggers, H., Gharibzadeh, S., Koch, S., Schackmar, F., Ritzer, D.B., Abzieher, T., Richards, B.S., Erban, C., Paetzold, U.W.: Perovskite Solar Cells with Vivid, Angle-Invariant, and Customizable Inkjet-Printed Colorization for Building-Integrated Photovoltaics. Solar RRL, 2022. DOI: 10.1002/solr.202100897
https://doi.org/10.1002/solr.202100897

Weitere Informationen:

Diese Presseinformation finden Sie mit Foto zum Download unter: https://www.kit.edu/kit/pi_2022_010_perowskit-solarmodule-in-marmoroptik.php

Details zum KIT-Zentrum Energie: https://www.energie.kit.edu

Media Contact

Monika Landgraf Strategische Entwicklung und Kommunikation - Gesamtkommunikation
Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen

Die zukunftsorientierte Gestaltung unseres Wohn- und Lebensraumes erhält eine immer größer werdende Bedeutung. Die weltweite Forschung in den Bereichen Architektur und Bauingenieurwesen leistet hierzu einen wichtigen Beitrag.

Der innovations-report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Nachhaltiges Bauen, innovative Baumaterialien, Bautenschutz, Geotechnik, Gebäudetechnik, Städtebau, Denkmalschutz, Bausoftware und Künstliche Intelligenz im Bauwesen.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Neubauten via Satelliten erfassen

Der Bausektor in Deutschland boomt. Um bundesweit den Überblick zu bewahren, das amtliche Liegenschaftskataster aktuell zu halten und die Vermessungsämter zu entlasten, wird nach neuen Methoden zur automatisierten Erkennung des…

Tauender Permafrost beeinflusst das Weltklima

Eine neue Veröffentlichung und eine interaktive Karte fassen das Wissen über die Gefährdung der Dauerfrostböden zusammen – und mahnen zum Handeln. Wie verändert der Klimawandel die dauerhaft gefrorenen Böden der…

Ein wenig Licht in das Dunkel des Proteoms

Chemoproteomik zeigt, wo HDAC-Medikamente wirken. Die auf Massenspektrometrie basierende Proteomik ist die Big-Data-Wissenschaft der Proteine. Sie erlaubt es, die Häufigkeit von tausenden von Proteinen in einer Probe auf einmal zu…

Partner & Förderer