Wegen der billigeren Produktionen aus Fernost hat die deutsche Solarindustrie mächtige Einbußen hinnehmen müssen. Doch nun blitzt ein Hoffnungsschimmer auf. Viele deutsche Unternehmen und Forschungseinrichtungen entwickeln an der, so genannten organischen Photovoltaik.

In Zeiten der Energiewende ist die Solarenergie ein wichtiger Hoffnungsträger. Um die Bemühungen der Forschungen verdeutlichen zu können, muss man sich einen kurzen Überblick über den Aufbau eines Solarkollektors verschaffen. Bisher wurden diese von zwei Glasscheiben eingefasst. Durch eine fällt das Licht ein. Der fast komplette Spektralbereich des Lichtes wird absorbiert und dann in Wärme umgewandelt. Die Glasscheiben dienen also dazu, den Wärmeaustrag zu minimieren.

Glasscheiben ersetzen

Um bisherige Solarkollektoren zu verbessern, leistete das Fraunhofer Institut für Silicatforschung (ISC) in Würzburg einen erheblichen Beitrag. Dr. Sabine Amberg-Schwab wurde dafür mit dem Joseph von Fraunhofer Preis ausgezeichnet.

„Das Ziel unserer Entwicklungen ist es, beide Glasscheiben durch Barrierefolien zu ersetzen.“ schreibt Karin Agulla vom Fraunhofer Institut für Verfahrenstechnik, das sich mit der Produktionsreife der Folien beschäftigte. „Die Herausforderung ist dabei besonders die Frontverkapselung, da diese transparent sein muss.“ schließt die Pressesprecherin des Instituts ab.

Eine Konstante Barriere gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff

Man suchte also ein Material, was besonders dicht hält und weder Luft noch Wasser durchlässt. Eine gewisse Gewichtsersparnis wäre ebenfalls ein Vorteil. Die Idee war geboren eine spezielle Folie zu entwickeln. Zu vergleichen ist diese Folie in etwa mit der Folie von Chips-Verpackungen. Sie halten lange dicht und Wasser macht ihnen nichts aus. Grund dafür sind spezielle Barriereschichten, die auf das Material aufgetragen wurden.

Das Fraunhofer Institut hat nun eine solche Hochbarrierefolie entwickelt. Die Stoffe, die das möglich machten nennt man hier Ormocer. Es handelt sich um Hybridpolymere, eine Verbindung aus organischen und anorganischen Bestandteilen.

Der Aufbau der Barriereschicht

Als Basis dient eine handelsübliche PET-Folie (Polyethylenfolie). Diese Folien weisen bereits eine anorganische Barriereschicht aus Siliziumoxid auf. Auf diese trugen die Forscher des ISC eine dünne Schicht Ormocer auf. Aus dem Zusammenspiel der Barriere-Eigenschaften von Folie und Ormocer ergaben sich zwei entscheidende Vorteile. Zum einen versiegelt das Ormocer die bestehende Barriereschicht des Siliziumoxids und zum anderen verdichtet sich das ganze molekulare Netzwerk der Bestandteile.

Um in einem Solarpanel rentabel zu sein, muss die Folie allerdings nicht nur ein paar Monate „frisch“ halten, sondern über 20 Jahre eine zuverlässige Barriere für Sauerstoff und Wasser bieten. Sie darf auch nicht von der UV-Strahlung beschädigt werden. „Sollen bei Solarzellen lange Lebensdauern erreicht werden, ist mindestens eine zweite anorganische Schicht nötigt“, erläutert Karin Agulla.

In einem speziellen Verfahren wird heute industriell ein ca. 300 bis 500 Nanometer dicker Film Ormocer auf die Folien aufgetragen. Für eine längere Lebensdauer werden dann mehrere Schichten aufgetragen. Auf Anfrage kann abschließend auch eine transparente, leitfähige Schicht aufgetragen werden. Viele Hersteller produzieren bereits auf diese Weise. Ob die deutsche und europäische Solarbranche nun wieder einen Aufschwung erlebt bleibt abzuwarten, bis sich die Produktion etabliert hat.

Einen Vorteil der Folien ist eine Gewichtsersparnis von bis zu 40%. Dies gelingt alleine durch das ersetzen einer Glasscheibe. Somit wird es in Zukunft möglich sein, ganze Fassaden mit Photovoltaikkomponenten zu bestücken und auch architektonisch ungewöhnliche Formen für die Photovoltaik zu erschließen.

Zurzeit sind Solareinheiten mit Barrierefolie noch um ein Vielfaches teurer als herkömmliche Modelle. Wer jedoch wegen des Gewichtes, keine schweren Anlagen aufs Dach montieren kann findet nun eine Alternative.