Farbige Photovoltaik-Module für die Gebäudeoptik
Die Energiewende hat in Deutschland, Europa sowie weltweit zu einem erheblichen Zubau an Photovoltaik geführt. Weltweiter Spitzenreiter mit 1.386 GW installierter Leistung ist China, gefolgt von den USA mit 272 GW und Indien mit 158 GW. Deutschland liegt mit 115 GW (Stand 13.11.2025) auf dem vierten Platz. Mehr als zehn Prozent des verbrauchten Stroms werden in Deutschland inzwischen mit Solarenergie erzeugt. Auch viele Kinobetriebe haben eine Photovoltaik-Anlage auf dem Dach installiert, was oftmals mit Unterstützung der FFA-Kinoförderung erfolgt ist.
Trotz der ökologischen und ökonomischen Vorteile von Photovoltaik-Anlagen stellt die Installation auf dem Dach aus ästhetischen Gründen mitunter ein Hindernis dar. Vor allem auf denkmalgeschützten Gebäuden werden Solar-Panele optisch als Störfaktor wahrgenommen. Deshalb stellten sich Architekt*innen und Gebäudeplaner die Frage, ob Photovoltaik-Elemente sich ästhetisch ansprechend als unsichtbare Fassadenelemente in Gebäude einbinden lassen.
Aus der Sicht von Optik- und Photovoltaik-Experten birgt ein hocheffizientes farbiges PV-Modul einen Widerspruch in sich, da eine Farbgebung eine Reflexion von Licht und somit einen Verlust für die Stromerzeugung bedeutet. Dennoch haben Forscher am Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme (ISE) aus den Bereichen funktionale Beschichtungen und gebäudeintegrierte Photovoltaik nach einer Lösung gesucht, um sehr effiziente farbige Solarmodule für die Integration in Gebäuden herstellen zu können.
PV-Installation mit MorphoColor®-Technologie auf dem Stadiondach des FC St. Pauli
Foto: © LichtBlick
Inspiriert vom biologischen Vorbild des Morpho-Schmetterlings, dessen Flügel ohne jegliche Farbpigmente strahlend blau leuchten, wurde die MorphoColor®-Beschichtung entwickelt. Diese Technologie ermöglicht es, hocheffiziente PV-Module mit intensiver und homogener Farbgebung zu realisieren. Solar-Module können als gebäudeintegrierte Photovoltaik als Fassadenelement oder Dachziegel fungieren. Die farbigen Module lassen sich entweder optisch unsichtbar in die Fassade integrieren oder als gestalterische Elemente einsetzen. Ein Zeichen damit gesetzt hat der FC St. Pauli mit einer PV-Anlage in Regenbogenfarben auf dem Stadiondach.
Anders als Farbpigmente oder farbige Folien, die das Modul zum Teil stark abschatten und große Wirkungsgradverluste verursachen, wird die gewünschte Farbe bei der MorphoColor®-Beschichtung durch eine Interferenzschicht erzeugt. Diese Interferenzwirkung erlaubt es, einzelne Wellenlängen der Sonne sehr genau zu selektieren und zurückzuwerfen, um eine intensive Farbgebung zu erzeugen. Da das Glas für den Rest des Sonnenlichts durchsichtig bleibt, sind die Energieverluste gering.
Farbige PV-Module mit der MorphoColor®-Beschichtung erreichen etwa 90 bis 95 Prozent der Leistung eines vergleichbaren schwarzen Moduls.
Die jeweilige Farbe beeinflusst den Wirkungsgrad der Module. Mit einem blauen Solarmodul lassen sich 96 Prozent der Leistung eines schwarzen Moduls erzielen. Damit besitzt es einen leicht besseren Wirkungsgrad als ein rotes Solar-Modul, mit dem sich nur 94 Prozent der Leistung eines schwarzen Moduls erreichen lassen. Dieser Unterschied resultiert daraus, dass das Sonnenlicht aus vielen Farben mit unterschiedlichen Wellenlängen besteht, die als Lichtteilchen (Photonen) auf das Modul auftreffen.
Bei den schwarzen Solarmodulen erzeugt jedes antreffende Photon zwischen dem nahen Infrarot und dem Ultraviolett mit der gleichen Energie ein Elektron im Modul. In einem herkömmlichen Silizium-Solarmodul wird ein Großteil der Sonnenenergie im Bereich des infraroten oder roten Lichts in Strom umgewandelt. Das kurzwellige blaue Licht wird hingegen nur zu einem kleineren Teil genutzt. Daher ist der Stromverlust bei blauem Licht geringer als bei der Reflektion von rotem Licht.
Dank der MorphoColor®-Beschichtung sind die Unterschiede klein, da die Beschichtung die reflektierten Farben sehr genau selektieren kann. Die PV-Module mit der MorphoColor®-Technologie werden von dem Schweizer Unternehmen Megasol Energie vertrieben. Im nächsten Schritt ist am Fraunhofer ISE geplant, diese Technologie auf Folien zu bringen, um gekrümmte Flächen in Gebäuden mit farbiger Photovoltaik bestücken zu können.
