Die forschende Fassade: fassadenintegrierte Photovoltaik-Systeme in CIGS-Technologie

Bislang befinden sich rund drei Viertel aller Photovoltaikanlagen auf Dächern, ein weiteres Viertel auf Freiflächen. Der Anteil der gebäudeintegrierten Anlagen (auch bauwerkintegrierte Phtovoltaik, kurz BIPV, genannt) bewegt sich im Promillebereich. Dabei haben solche Anlagen enorme Vorteile: Neben der elektrischen Energiegewinnung bietet die BIPV mit vergleichbarer Qualität auch viele Funktionen einer klassischen Fassade wie Schutz vor Wind und Wetter, Abschattung oder Tageslichtnutzung. Was die Solarmodul-Technologie betrifft, so bieten Dünnschichtmodule auf Basis von Kupfer, Indium, Gallium und Selen (CIGS) die gleichen ästhetischen Gestaltungsmöglichkeiten wie Glasfassaden, da ihre Zellstruktur anders als bei der Silizium-Photovoltaik kaum sichtbar ist, wodurch homogene Glasflächen in dezenten Farben ermöglicht werden. Dies spricht für die Fassaden-PV – nicht zuletzt, weil es im Rahmen der Energiewende notwendig ist, das gesamte PV-Erzeugungspotenzial in Deutschland auszuschöpfen.

Im Rahmen eines Forschungsprojekts unter der Leitung des ZSW wollen die Wissenschaftler zusammen mit Partnern aus Forschung und Industrie die CIGS-Dünnschichtphotovoltaik für Fassadenanwendungen optimieren. Dabei sollen sowohl fertigungstechnische als auch systemtechnische Fragestellungen gelöst werden. Mit den Industrie- und Forschungspartnern wird das Gesamtsystem durch Variation des Moduldesigns hinsichtlich Energieertrag, Schattentoleranz, Montagefreundlichkeit und Flexibilität der Modulgröße und durch Anpassung an die übrigen Systemkomponenten optimiert. Ergänzend betrachten die Projektbeteiligten das energiewirtschaftliche Potenzial von CIGS-Fassaden hinsichtlich möglicher elektrischer und thermischer Energiedeckungsbeiträge auf Gebäudeebene.

Das ZSW übernimmt Auslegungsrechnungen, Labor- und Felduntersuchungen auf Komponenten- und Systemebene sowie die Erhebung von Betriebsdaten. Die vergleichenden Felduntersuchungen der verschiedenen Systemvarianten hinsichtlich Funktion und Ertrag erfolgen auf dem Testfeld Widderstall. Dabei fließen auch die Betriebsdaten der CIGS-Testfassade am neuen ZSW-Institutsgebäude in Stuttgart ein. Diese dienen weiterhin zur Berechnung des energiewirtschaftlichen Potenzials von CIGS-Fassadensystemen.