Design2PV – Effiziente BIPV-Module mit innovativem Design

Ziel des Projekts ist die Entwicklung von BIPV Modulen mit hoher Effizienz, innovativem Design und großem Gestaltungsspielraum auf der Basis einer neuen Grundidee zur elektrischen Verschaltung von kristallinen Siliciumsolarzellen in unterschiedlichen Größen und Anordnungen. Die Module sollen als Glas-Glas-Module ausgeführt werden. Durch Nutzung einer Vieldrahtverschaltung können bestimmte Bereiche eines Moduls mit Solarzellen belegt werden und andere Bereiche transparant bleiben. Design2PV-Module erreichen somit eine teiltransparente Optik und ermöglichen eine sehr gute ästhetische Integration vor opaken Flächen, in Verglasungen oder in Glasüberdachungen.

Im Projekt »Design2PV« werden BIPV Module mit hoher Effizienz, innovativem Design und großem Gestaltungsspielraum entwickelt. Diese neu entwickelten Module sollen den Einsatz von Bauwerkintegrierter Photovoltaik (BIPV) vorantreiben. Auch bei der Gebäudesanierung wären diese Module deutlich attraktiver.

Die Idee: Eine PV-Zelle kann aus mehreren parallel geschalteten Teilstücken bestehen, die unterschiedliche Formen aufweisen. Die Zellstrings lassen sich mit solchen fragmentierten Zellen in Vieldraht-Technologie fertigen. Da der Strom über viele Drähte geführt wird, können die Drähte so dünn sein, dass sie schon aus mittlerem Abstand nicht mehr sichtbar sind. Einzelne Zellcluster können ästhetisch gestaltet und die Teilzellen darin parallel verschaltet werden. Benachbarte Zellcluster werden dann, wie bei herkömmlichen Solarzellen, in Serie verschaltet. Das Design2PV-Modul liefert bei idealer Funktionsweise eine Leistung, entsprechend dem Belegungsgrad eines vollflächig belegten Standardmoduls.

Diese Technologie ermöglicht Gestaltungsfreiheit: Die Teilzellen unterschiedlicher Form, Größe und Farbe können relativ frei angeordnet werden. Durch die Anordnung der Teilzellen können Strukturen, Muster oder Verläufe erzeugt werden. Die Zellcluster, Module und Bauteile können in unterschiedlicher Größe generiert werden, gleichzeitig wirken sie ästhetisch, geradezu bildhaft.

Gemeinsam mit den Projektpartnern wird im Projekt an der anlagentechnischen Realisierung der Verschaltungs- und Modultechnologie (acp systems AG, GES Gebäudeenergiesysteme GmbH), an der Bauprozessintegration und an einer Pilotinstallation (ee concept GmbH und HTWG Konstanz) gearbeitet. Im Projekt wurden bereits Mustermodule mit Offenklemmspannungen von über 670 mV pro Zellcluster, Kurzschlussströmen von über 4 A (bei 45 % Belegung mit Zellen und 55 % Transparenz) und Füllfaktoren von über 70 % hergestellt. In einer Pilotinstallation wurden Module in der Fassade sowie im Dach installiert und ein Monitoring der Anlage läuft.

Die semi-transparenten Design2PV-Module eignen sich für eine ästhetische Integration vor opaken Flächen (z.B. vorgehängte hinterlüftete Fassaden), in Verglasungen oder in Glasüberdachungen. Ziel ist, dass die neuen Module den Einsatz von BIPV, insbesondere auch bei der Sanierung von Gebäuden, deutlich attraktiver machen.