Entwicklung neuer Produkte für spezifische Anwendungen

Sondermodule übernehmen neben der kostengünstigen Stromerzeugung weitere anwendungsspezifische Aufgaben. Am Fraunhofer CSP entwickeln wir neue Prozesse und Produkte für diese spezifischen Anwendungen.

Architektonisch anspruchsvolle Lösungen und die Integration von Solarzellen auf Strukturen wie Automobildächer oder Überdachungen, erfordern insbesondere die Anpassung photovoltaischen Elemente an die jeweilige Struktur. Dazu zählt vor allen Dingen, die Lamination spröder Solarzellen auf gewölbte Substrate. In aktuellen Arbeiten beschäftigen wir uns mit der Entwicklung angepasster Fertigungsverfahren zur Einbettung spröder, kristalliner Solarzellen auf gewölbten Strukturen. Die Bewertung der Modulqualität erfolgt anschließend mittels Elektrolumineszenz und Leistungsmessung. Dabei wird deutlich, dass insbesondere die Art der verwendeten Solarzellen einen entscheidenden Einfluss auf die Laminationsqualität hat.

Ein besonderer Fokus liegt zudem auf Leichtbaumodulen. Hier optimieren wir das Leistungsgewicht der Module, d.h. den Wert, der angibt, welche Leistung sich entsprechend des Modulgewichts erzielen lässt [W/kg].

Leistungen

Herstellung von Sondermodulen – leicht, gewölbt, bunt
Gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV)
Fahrzeugintegrierte Photovoltaik (VIPV)
Herstellung von Modulen mit kleinen Solarzellen, z.B. Kalibriermodule

Beispiele

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Bikeport

Um die Gebiete »Leichtbau« und »Photovoltaik« miteinander zu verbinden, entwarfen wir ein Leichtbau-Bikeport. Der Prototyp zeigt, wie neben dem Schutz der abgestellten Fahrräder vor Regen und Sonne ein ansprechendes Design bei gleichzeitiger Nutzung solarer Energie mittels leistungsfähiger kristalliner Solarzellen realisiert werden kann.

Dachintegriertes Leichtbau-Solarmodul

© Fraunhofer CSP
Dachintegriertes PV-Modul

Gebäudeintegriertes SolarModul GiSMo

Das für den Massenmarkt entwickelte dachintegrierte Leichtbau-Solarmodulsystem vereint die Funktion der Dachabdeckung und der Photovoltaik in einem Produkt. Durch das innovative Schindelsystem, welches zu einer Überlappung der einzelnen Leichtbau-Solarmodulträger führt, können jahreszeitlich bedingte Schwankungen in der Ausdehnung des Hausdaches ausgeglichen werden. Des Weiteren ermöglicht die Kanalführung in den Überlappungsbereichen ein Abfließen von eindringendem Wasser wie man es bei Standard-Dachziegeln, nicht aber in anderen Indach-Solarsystemen Anwendung findet. Auch hinsichtlich der sehr schnellen Installation und des Austausches der Solarmodule bietet dieses Konzept Vorteile. In den derzeitigen Gesamtkosten eines Aufdach-Solarsystems schlagen die eigentlichen Kosten für die Solarmodule mit ca. 22-25 % zu Buche, die restlichen Kosten stellen Zusatzelemente und die oft aufwändige Installation dar. Das Gewicht von weniger als 9 kg/m² je Leichtbaumodul ermöglicht eine einfache Handhabung auf dem Dach.

C3-Basisvorhaben

biegsam Integration Bau Design — © A. Heller, ai:L der HTWK Leipzig
Eine Fassade in Facetten-Optik macht einen deutlich höheren Stromertrag möglich. Dafür sind kleine und flexible Solarmodule gefragt.

Im Projekt C3 (Carbon Concrete Composite) sind mehr als 150 Partner aus Wissenschaft, Wirtschaft, Verbänden und Vereinen engagiert, um den Einsatz von Karbonbeton voranzutreiben. Statt, wie bei der bisher üblichen Bauweise, Stahl mit Beton zu umhüllen, sollen künftig Karbonfaserkonstrukte mit Beton umhüllt werden.

Der C³-Baustoff gilt als formbarer, stabiler, intelligenter, schadstoffärmer, besser recycelbar und fit für die Integration von erneuerbaren Energien. Als einer der Projektpartner gehen wir am Fraunhofer CSP der Frage nach, wie sich Photovoltaikelemente so in den Beton integrieren und elektrisch verschalten lassen, dass ein optimaler Stromertrag erreicht werden kann.

Als drei mögliche Wege der Gebäudeintegration untersuchen wir das direkte Eingießen der Solarmodule in die mit entsprechenden Aussparungen versehenen Betonbauteile, das Laminieren oder Kleben der Solarmodule auf die Betonplatten und schließlich die Befestigung der Solarmodule mit Druckknöpfen oder Schrauben. Auf diese Weise wären die Module abnehmbar.

Es zeigte sich, dass der Stromertrag steigt, wenn die Fassaden nicht plan sind. Durch Neigen, Kippen, Wölbungen oder eine Facetten-Optik lässt sich die für Photovoltaik nutzbare Fläche vergrößern.