Photovoltaik als Zusatz-Energiequelle Solardach vom Fraunhofer ISE in verschiedenen Farben

Die Morpho-Color-Glasbeschichtung vom Fraunhofer ISE ermöglicht die Integration von Photovoltaik in das Dach unter Anpassung der Farbe.
Die Morpho-Color-Glasbeschichtung vom Fraunhofer ISE ermöglicht die Integration von Photovoltaik in das Dach unter Anpassung der Farbe.

Um die Reichweite von E-Autos zu verbessern, hat das Fraunhofer ISE ein Solar-Autodach entwickelt. Die Solarzellen haben eine Nennleistung von etwa 210 W/m², werden in das vorgeformte Solardach integriert und liefern pro Tag die Energie für eine Fahrstrecke von bis zu 10 km.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE integriert dabei die Solarzellen in der Schindelverschaltung: Die monokristallinen Siliciumsolarzellen werden überlappend angeordnet und mit einem leitfähigen Kleber verschaltet. So entstehen keine inaktiven Flächen durch Zell-Zwischenräume, die Modulfläche lässt sich für die Stromerzeugung nutzen und es entsteht ein homogenes Gesamtbild. Im Vergleich zu konventionellen Solarmodulen wurde durch geringere Widerstandsverluste, Wegfall der Verschattung sowie eine hohe Verschattungstoleranz die Moduleffizienz um bis zu zwei Prozent erhöht. Die Solarzellenmatrix wird in einem Folienlaminator zwischen die Gläser eines handelsüblichen, sphärisch gewölbten Panorama-Autodachs laminiert. Durch eine speziell gefertigte Form kann das Laminieren in einem herkömmlichen Laminator erfolgen.

Der Effizienzverlust durch die Morpho-Color-Glasbeschichtung beträgt lediglich sieben Prozent (relativ). Die Solarzellen sind durch eine individuelle Farbbeschichtung unsichtbar, wandeln einfallende Sonnenstrahlung in Energie um und reduzieren die Innenraumtemperatur. Durch die Schindelverschaltung liegt die Modulspannung höher als bei einem konventionellen Modul, wodurch die Spannung leichter auf die Batteriespannung transformiert werden kann. Die geklebten Schindelzellen mit einer Leistung von circa 210 W/m2 kompensieren dabei die thermischen und mechanischen Belastungen. An einem Sommertag kann so eine Fahrtstrecke von rund 10 km generiert werden – das entspricht einer jährlichen Verlängerung der Fahrtstrecke um rund 10 Prozent beziehungsweise einer gleichwertigen Verbrauchsreduzierung. Die Berechnung basiert auf der unverschatteten Sonneneinstrahlung in Freiburg im Breisgau, einem Verbrauch des Elektroautos von 17 kWh/100 km und einer jährlichen Fahrleistung von 15.000 km. Der Solarstrom kann zudem für weitere Stromaufnehmer (beispielsweise Lüftung, Heizung) zum Einsatz kommen.

Das Potenzial von Fahrzeugdächern hat das Fraunhofer ISE in Zusammenarbeit mit mehreren Speditionen bereits in einer Messkampagne in den Jahren 2016 und 2017 erforscht. Im nun geplanten Citizen Science-Projekt »PV2Go« wollen die Forscher mit Unterstützung interessierter Auto-Besitzer das Einstrahlungspotenzial für Pkw ermitteln. Forschungspotenzial sieht das Fraunhofer ISE bei der Integration von Photovoltaik in zusätzliche Fahrzeugflächen für eine weitere Reichweitenverlängerung.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE präsentiert auf dem Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Gesellschaft (Halle 4.1, Stand C 12) auf der IAA 2019 zwei Solarautodächer in unterschiedlichen Farben.