Künftig könnten Solarzellen direkt aus einer Druckanlage kommen: Forschende der Universität Swansea haben Perowskit-Solarfolien entwickelt, die sich effizient, kostengünstig und großflächig im Rolle-zu-Rolle-Verfahren herstellen lassen. Dank eines speziellen Beschichtungsverfahrens könnte diese Technologie die Herstellung von Photovoltaik grundlegend verändern.
Perowskit-Solarzellen
Perowskit-Solarzellen gelten schon länger als Hoffnungsträger. Im Gegensatz zu klassischen Silizium-Modulen sind sie günstiger in der Herstellung, leichter und flexibler. Das Team der Universität Swansea hat nun erstmals eine vollständig druckbare Perowskit-Solarzelle realisiert. Das Besondere: Alle Schichten lassen sich im kontinuierlichen Slot-Die-Coating-Verfahren auftragen – ohne dass sich darunterliegende Schichten auflösen.
Slot-Die-Coater
Ein Slot-Die-Coater (engl. für Schlitzdüsen-Beschichtung) ist eine spezielle Beschichtungseinheit, die in Rolle-zu-Rolle-Prozessen eingesetzt wird. Dabei wird ein flüssiges Material – z. B. eine Solar-Tinte – präzise und gleichmäßig durch einen schmalen Schlitz (engl. „slot“) auf ein Trägermaterial aufgetragen. Die Technik ermöglicht eine skalierbare, materialschonende und reproduzierbare Schichtbildung – ideal für mehrlagige Systeme wie Solarzellen.
Kohlenstoff statt Gold
Ein zentraler technischer Durchbruch war die Entwicklung einer geeigneten Lösungsmittelmischung für die Kohlenstoff-Elektrode. Damit lässt sich diese Schicht bei niedrigen Temperaturen und hoher Geschwindigkeit aufbringen. Die teure und langsame Verdampfung von Goldschichten entfällt. Die Swansea-Forscher konnten bereits eine 20 Meter lange, flexible Folie beschichten, die eine stabilisierte Energieumwandlung von 10,8 % erzielt.
Vergleich: Solarzellentechnologien im Überblick
| Kriterium | Silizium-Solarzellen | Organische Solarfolien | Perowskit-Solarfolien (Slot-Die-Coating) |
|---|---|---|---|
| Herstellungskosten | Hoch | Mittel | Gering (zukünftig) |
| Produktionsverfahren | Energieintensiv | Serienproduktion möglich | Rolle-zu-Rolle-Beschichtung (Slot-Die) |
| Gewicht & Flexibilität | Schwer, starr | Sehr leicht & flexibel | Sehr leicht, extrem flexibel |
| Wirkungsgrad (aktuell) | 18–22 % | ca. 10 % | 10,8 % (gedruckt), 13–14 % (Labor), > 20 % möglich |
| Einsatzreife | Etabliert | Erste Industrieanwendungen | In der Testphase |
| Befestigung | Mechanisch (Schienen) | Klebetechnik möglich | Klebetechnik vorgesehen |
| Anwendungsfelder | Dachanlagen | Gebäudehüllen, Mobilität | Gebäude, Fahrzeuge, Mobile Geräte |
| Beispielhafte Hersteller | Q CELLS, Solarwatt, … | Heliatek (Dresden) | Swansea University (Forschung) |
Potenzial für das Bauhandwerk
Gerade für Gewerke rund um die Gebäudehülle ergibt sich ein neues Feld: Solarenergie direkt in die Oberfläche integrieren. Ohne Module, Rahmen oder Aufständerung. Besonders profitieren könnten:
- Fassadenbauer: Integration in vorgehängte Fassadenelemente
- Stuckateure & Trockenbauer: Anbringung in WDVS oder Trockenbauelementen
- Maler & Lackierer: Kombination von Farbdesign und Funktion
- Dachdecker & Sanierer: Leichte Nachrüstung auf Flachdächern oder Carports
Die flexible Folie lässt sich verkleben, ist leicht und für viele Untergründe geeignet. Auch im Denkmalschutz könnte sie Vorteile bringen.
Was ist Perowskit?
Perowskit ist ein kristallines Mineral mit hervorragenden lichtabsorbierenden Eigenschaften. In der Photovoltaik ermöglicht es besonders dünne, flexible und kostengünstige Solarzellen mit hohem Wirkungsgrad.
Klebetechnik sorgt für sicheren Halt
Ob Prototyp oder Serienprodukt: Eine zuverlässige Befestigung der Folien ist essenziell. Moderne Klebstoffe verbinden die empfindlichen Solarfolien sicher mit Untergründen wie Glas, Metall oder Kunststoff und sorgen für:
- Nahtlose Integration
- Optisch unauffällige Montage
- Flexibilität bei der Anwendung
- Dauerhafte Verbindung im Außenbereich
Fazit
Mit der erfolgreichen Slot-Die-Beschichtung von Perowskit-Solarfolien ist der Universität Swansea ein Meilenstein gelungen. Der Weg zur industriellen Fertigung ist geebnet – auch wenn praktische Anwendungen noch ausstehen. Das Bauhandwerk sollte die Entwicklung im Blick behalten: Die Kombination aus Funktion, Design und einfacher Verklebung macht diese Technologie hochinteressant.
Quellen:
- Industrieverband Klebstoffe e.V.
- MDR Wissen: Solarzellen einfach drucken
- Swansea University: World’s first roll-to-roll printable perovskite solar cell
Foto: Swansea University – Dr. David Beynon (links) und Dr. Ershad Parvazian (rechts) präsentieren ein Muster der neu entwickelten, vollständig im Rolle-zu-Rolle-Verfahren beschichteten Solarzelle.
