Spektral selektive photonische Strukturen für die farbige Gestaltung von integrierten Photovoltaiksystemen

Die farbige Gestaltung von PV-Modulen ist der Schlüssel zur Akzeptanz für den Ausbau integrierter PV-Systeme auf historischen Gebäuden, in Gebäudefassaden oder Fahrzeugen. Farbige PV-Module sollen eine umfangreiche Farbauswahl bieten und das bekannte, winkelstabile Erscheinungsbild klassischer Gebäude- bzw. Fahrzeughüllen ermöglichen. Dabei soll die farbgebende Technologie möglichst geringe Leistungsverluste verursachen und einfach zu implementieren sein. Vielversprechend ist der MorphoColor-Ansatz basierend auf einem Interferenzschichtsystem auf der strukturierten Innenseite des Modulabdeckglases.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde dieser Ansatz weiterentwickelt. Die Kombination optischer Simulationen mittels RCWA, Mikrofacettenmodell und Raytracing mit praktischen Untersuchungen ermöglichte es, die fundamentalen Effekte und Wechselwirkungen der Schicht-Struktur-Systeme zu identifizieren und zu verstehen. Auf Basis dieses Wissensgewinns konnten eine Winkelstabilität für alle Betrachtungsrichtungen, mehr als 50 % dünnere und thermisch beständige Schichtsysteme sowie Modulwirkungsgrade von 94 % (rot), 95 % (grün) und 96 % (blau) relativ zu einem schwarzen Referenzmodul erzielt werden.