Projekt COLOUR2FOIL - Entwicklung anpassbarer, effizienter und zuverlässiger Farbfolien für bauwerksintegrierte PV-Anwendungen

Im Projekt COLOUR2FOIL wird eine flexible und effiziente Lösung für die Herstellung farbiger Photovoltaikmodule (PV) entwickelt. Dafür wird eine farbgebende Folie bestehend aus einer Kombination von dünnen Schichten (extrem dünne Materiallagen im Nano- und Mikrometerbereich) und strukturierten Oberflächen entwickelt. Für die Herstellung der Folie, die als Zwischenschicht ins PV-Modul integriert werden soll, wird ein Rolle-zu-Rolle-Verfahren erarbeitet. Das Produkt soll für farbige PV-Module für die Bauwerksintegration eingesetzt werden, was eine lange Produktlebensdauer und hohe Zuverlässigkeit voraussetzt. Detaillierte Materialprüfungen und hochbeschleunigte Alterungsstests stellen das sicher. Außerdem wird eine Methode zur vereinfachten winkelabhängigen Farbbewertung auf Basis eines kamerabasierten Systems für den Außen- und Innenbereich entwickelt.

Neue Farbtechnologie

Die meisten derzeit für PV-Module eingesetzten Farbtechnologien erschweren eine konsistente Anpassung an das Erscheinungsbild herkömmlicher Fassadenmaterialien bei gleichzeitig hoher PV-Leistung. In pigmentbasierten Farbschichten erfolgen hohe Transmissionsverluste durch Absorption und mindern so den PV-Ertrag – bei ausschließlich auf Strukturfarben basierenden Technologien kommt es zu einem deutlichen Irisieren.

Im Projekt COLOUR2FOIL wird eine Technologie entwickelt, die das Irisieren durch die Verwendung eines strukturierten Substrats minimiert. Auf einem Substrat werden mehrere strukturelle, farbgebende Dünnschichten abgeschieden. Durch die Entwicklung dieser Lösung direkt für Rolle-zu-Rolle-Produktionsprozesse ist die Größe des Endprodukts sehr flexibel. Transmissionsverluste und damit PV-Leistungseinbußen werden durch die Nutzung von Strukturfarben auf max. 15 % minimiert und ein weitgehend einheitliches Erscheinungsbild erzielt. Der optische Eindruck steht jenem von konventionellen Baumaterialien wie Tondachziegeln in nichts nach.

Lösungen für die Zukunft

Um die Zuverlässigkeit der neuen farbgebenden Folien im PV-Modul-Laminat zu testen sind beschleunigte Alterungstests unter Belastungen wie feuchte Hitze, Thermocycling und UV-Bestrahlung üblich. In Kombination mit fortschrittlichen Charakterisierungsmethoden werden so gute Materialverträglichkeit und geringe Degradation gewährleistet.

Zweite große Herausforderung: die Dokumentation des winkelabhängigen visuellen Erscheinungsbildes von PV-Modulen sowie die Farbanpassung an konventionelle Baumaterialien. Um diese Problematik zu lösen wird ein kamerabasiertes kolorimetrisches Bildgebungssystem für den Innen- und Außenbereich entwickelt. Drei verschiedene Ansätze zur Anpassung von Innenraum-Messverfahren an Außenbedingungen werden untersucht und mit Referenzdaten eines Gonio-Spektrophotometers verglichen. Zudem wird eine Methodik zur Dokumentation und zum Vergleich relevanter Parameter der winkelabhängigen Erscheinung entwickelt. Als flexible, farbige Zwischenschicht lässt sich das entwickelte Produkt problemlos in jede Art von PV-Modulen integrieren.

Dies ermöglicht die ästhetische Integration von Photovoltaikmodulen in Bauwerke und fördert den Einsatz erneuerbarer Energien in diesem Bereich. So werden gleichzeitig die Ziele der EU-Richtlinie zur Gesamtenergie-Effizienz von Gebäuden und die EU-Sanierungswelle („Renovation Wave“) unterstützt. Es wird erwartet, dass der Markt für farbige PV-Module für Gebäude in den nächsten Jahrzehnten deutlich wachsen wird, was den beteiligten Industriepartnern erhebliche wirtschaftliche Chancen bietet.

Das Projekt wird von einem internationalen Konsortium aus Universitäten, einem Forschungsinstitut und Industriepartnern aus Österreich, Dänemark und Finnland durchgeführt, die Expertise in den Bereichen Modellierung, Herstellung, Materialanalyse, Prüfung und Charakterisierung bündeln.

Nationale Förderung: FFG (Ausschreibung: Advanced Materials, M-ERA.NET Call 2025)