Nachhaltige Photovoltaik-Integration in Gebäude und Infrastruktur

Am Fraunhofer ISE arbeiten wir gemeinsam mit unseren Partnern daran, gebäudeintegrierte Photovoltaiklösungen in Europa zu verbessern. Das Herzstück zur Weiterentwicklung dieser Technologie ist eine hochmoderne Matrix-Shingling-Pilotanlage im Module-TEC des Fraunhofer ISE. Mithilfe der Anlage stellen wir Prototypen für die gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) her. Unser Angebot richtet sich an Unternehmen, die die Effizienz, Verschattungsresilienz und Ästhetik ihrer Produkte verbessern wollen.

Ausgangslage

Europa hat sich zum Ziel gesetzt, die Treibhausgasemissionen bis 2030 um 55 % zu senken. Gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) kann dazu beitragen, doch es gibt noch Hürden: Flexible, automatisierte Produktionslinien, die maßgeschneiderte BIPV-Module wirtschaftlich fertigen können, sind kaum verfügbar. Auch die ästhetische Integration von PV-Modulen in Fassaden und Dächer bleibt eine Herausforderung. Hinzu kommt, dass herkömmliche Verschaltungstechnologien bei Teilverschattung, wie sie an Gebäuden häufig auftritt, deutliche Ertragsverluste zeigen. Die Matrix-Schindel-Technologie kann diese Probleme adressieren. Allerdings fehlten bislang Prototypen, die das Potenzial dieser Technologie für die Gebäudeintegration belegen.

Ziel

Unser Ziel ist es, die Solarenergie als günstigste Energiequelle zu einem festen Bestandteil des modernen Bauwesens zu machen. Wir entwickeln hochmoderne Photovoltaikprodukte, die sich nahtlos in Gebäude integrieren lassen und gleichzeitig ressourceneffizient, optisch ansprechend und multifunktional sind.

Lösungsansatz

Im Module-TEC des Fraunhofer ISE betreiben wir eine Matrix-Shingling-Pilotanlage, auf der wir BIPV-Module im Pilotmaßstab von 1 bis 5000 Stück herstellen können. Dabei optimieren wir den Verschaltungsprozess auf Basis leitfähigen Klebens (ECA) und entwickeln neue Moduldesigns für verschiedene Gebäudeanwendungen – von Leichtbau-Dachmodulen über Fassadenelemente bis hin zu Carport- und Lärmschutzmodulen. Durch die Fertigung von Pilotserien erreichen wir einen hohen technologischen Reifegrad (TRL 6–7), der den Übergang von der Forschung in die industrielle Anwendung vorbereitet. Die hergestellten Module werden an fünf Standorten in Europa unter realen Bedingungen getestet, um ihre Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit zu validieren.

Ergebnisse

Seit Inbetriebnahme der Pilotanlage Anfang 2025 wurden über 4700 Matrix-Schindel-Module gefertigt, mit einer Grade-A-Rate von 97 %. Simulationen mit über 3000 Verschattungsszenarien zeigen, dass Matrix-Schindel-Module bei Teilverschattung bis zu 71 % mehr Energie liefern als konventionelle Halbzellenmodule. Am Demonstratorgebäude in Pully (Schweiz) erreichen die TOPCon-Matrix-Dachziegel 38,4 kWp – mehr als doppelt so viel wie mit herkömmlichen Wohnmodulen auf derselben Dachfläche möglich wäre. Gemeinsam mit dem Projektpartner Freesuns wurden maßgeschneiderte Glas-Glas-Module für denkmalgeschützte Gebäude entwickelt und installiert. An fünf europäischen Standorten werden derzeit Felddaten erhoben.

• Voltec Solar
• Etway
• Heliup
• M10 Industries AG
• Uniresearch BV
• Icares Consulting
• Bequerel Institute France
• Comissariat A L Energie Atomique Et Aux Energies Alternatives (CEA)
• Freesuns SA
• Centre Suisse D'eletronique Et De Microtechnique SA (CSEM)
• Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (EPFL)
• Soprema