Xinjing Huang, Doktorandin in angewandter Physik, demonstriert den halbtransparenten Blick durch die Solarzelle. Das neue Herstellungsverfahren könnte es ermöglichen, Strom erzeugende Fenster im Metermaßstab herzustellen. Foto: Silvia Cardarelli, Elektrotechnik und Computertechnik

Wenn es darum geht, in der Energie- und Klimakrise umzusteuern, stehen ganz oben auf der Wunschliste Gebäude, die emissionsfrei die Energie, die sie verbrauchen, selbst produzieren können. Eine Möglichkeit, das zu erreichen, ist die Photovoltaik. Herkömmliche Solarzellen auf Siliziumbasis sind lichtundurchlässig und können deshalb gut auf Dächern und in großflächigen Solarparks eingesetzt werden. Für Fensterflächen, durch die sich hindurchsehen lässt, kommen sie nicht in Frage. Organische Solarzellen hingegen, bei denen der Lichtabsorber eine Art Kunststoff ist, können transparent sein.

An der University of Michigan ist nun ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu transparenten Solarzellen für Hausfenster gelungen. Forschende haben eine Methode entwickelt, wie durchsichtige Solarzellen hergestellt werden können: „Im Prinzip können wir jetzt halbtransparente organische Solarzellen auf zwei Meter mal zwei Meter skalieren, was unsere Fenster der Realisierung sehr viel näherbringt“, erklärte Stephen Forrest, Professor für Elektrotechnik. Auch wenn die Entwicklung noch am Anfang steht, so haben Zellen aus Forrests Labor doch jüngst einen rekordverdächtigen Wirkungsgrad von 10 % und eine geschätzte Lebensdauer von bis zu 30 Jahren erreicht.

Eine der Herausforderungen bei der Herstellung durchsichtiger Solarpaneele ist es, die einzelnen Zellen im Mikrometerbereich miteinander zu Modulen zu verbinden. Um eine Beschädigung der Zellen durch Laser zu vermeiden, die für gewöhnlich zu deren Strukturierung eingesetzt werden, hat das Team ein mehrstufiges Abziehverfahren entwickelt, mit dem die dünnen Kunststoffschichten in schmale Streifen aufgeteilt werden. Danach brachten sie die organischen und metallischen Schichten auf und schälten die Streifen ab, wodurch sehr feine elektrische Verbindungen zwischen den Zellen entstanden. Acht Zellen wurden auf diese Weise zu einem 13 Quadratzentimeter großen Modul verbunden und die flexible Solarzellenplatte zwischen zwei Fensterscheiben geklemmt. Mit einer Transparenz von annähernd 50 % und einer grünlichen Färbung eignen sich die Zellen für den Einsatz in gewerblichen Fenstern. Um für den Wohnbereich eine noch bessere Transparenz zu erreichen, soll nun die Industrie in die weitere Entwicklung einbezogen werden.

Als für den Erfolg wichtig wurden zunächst Faktoren identifiziert, die bereits vor Beginn eines Innovationsprojekts erfüllt sein müssen. Dazu gehören Aufklärungsarbeit und Erwartungsmanagement, das passende Matching von Kooperationspartnern, finanziell und rechtlich akzeptable Teilnahmebedingungen sowie die Einbindung und das Commitment der Geschäftsführung. Auf der Prozessebene seien ein zum Komplexitätsgrad und zur Aufgabenstellung passendes Prozessformat, ein die Kreativität förderndes Arbeitsumfeld, der Einsatz von Kreativmethoden sowie die Begleitung durch Mediatoren und Coaches relevant. Und auf der sozialen und zwischenmenschlichen Ebene spielten Motivation und Identifikation mit der zugrunde liegenden Aufgabe, gegenseitiges Verständnis und Vertrauen im Projektteam sowie die Fähigkeit zur Entwicklung einer gemeinsamen Sprache und Arbeitsweise eine zentrale Rolle.


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