BIPV – farbige Solarzellen mit hohem Wirkungsgrad

BIPV – farbige Solarzellen mit hohem Wirkungsgrad

Die gebäudeintegrierte Photovoltaik ist eine entscheidende Technologie für die Entwicklung von Null-Energie-Gebäuden und nachhaltigen Städten, während gleichzeitig große Anstrengungen unternommen werden müssen, um Photovoltaik (PV)-Paneele ästhetisch ansprechend zu gestalten. Daher besteht ein dringender Bedarf an einer Technologie zur Einfärbung von PV-Paneelen, die sich nur geringfügig auf die Leistungsumwandlungseffizienz (PCE) auswirkt und gleichzeitig zu geringen Kosten in Massenproduktion hergestellt werden kann. Um dieser Herausforderung zu begegnen, wird in einer Studie chinesischer Hochschulen eine Einfärbungsstrategie für Solar-PVs vorgestellt, die auf kurzreichweitig korrelierten dielektrischen Mikrokugeln, d.h. photonischem Glas, basiert.

Durch theoretische Studien wurde zunächst gezeigt, dass das photonische Glas, das durch Mikrokugeln mit hohem Brechungsindex selbst zusammengesetzt wird, sowohl farbige Solarzellen als auch Module mit leicht variablen Farben und vernachlässigbar störender Absorption ermöglichen könnte. Durch ein schnelles Sprühbeschichtungsverfahren mit kolloidalen monodispersen ZnS-Mikrokugeln wurde gezeigt, dass die photonische Glasschicht leicht auf Silizium-Solarzellen aufgebracht werden kann, so dass diese strukturelle Farben aufweisen können. Durch Variation der Mikrokugelgrößen werden Solarzellen mit verschiedenen Farben erzielt, die im Vergleich zu normalen schwarzen Zellen einen geringen PCE-Verlust aufweisen. Diese farbigen Solarzellen werden mit einem allgemeinen Laminierungsverfahren eingekapselt, um PV-Module mit verschiedenen Farben und Mustern mit einem erstaunlichen PCE von annähernd 21 % herzustellen. Darüber hinaus wird die Langzeitstabilität durch Alterungstests, einschließlich einer 10-tägigen Außenlagerung und eines 1000-stündigen Feuchte-Wärme-Tests, verifiziert, und die Massenproduzierbarkeit wird durch die Präsentation eines farbigen PV-Panels mit einer Ausgangsleistung von über 108 W nachgewiesen.

Weitere Details Informationen finden Sie hier in der englischsprachigen Studie.

(Quelle: Studie in ACS Publications vom 18. Juli 2022)