Photovoltaik Solarzellen in Pkw-Motorhaube integriert

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Im Rahmen zweier öffentlich geförderter Forschungsprojekte integrierten Forscher des Fraunhofer ISE Solarzellen in eine Standard-Pkw-Blechmotorhaube.

In den letzten Jahren präsentierten bereits einige Autohersteller erste Fahrzeugmodelle mit integrierter Photovoltaik im Dach. Das Fahrzeugdach ist die am einfachsten nutzbare Fläche für die Erzeugung von Solarstrom an Bord. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE gingen nun einen Schritt weiter: sie integrierten Solarzellen in die Standard-Blechmotorhaube eines Pkws. In Kombination mit der MorphoColor-Technologie des Forschungsinstituts kann die solaraktive Fläche der Farbe des Autos angepasst werden. Besucher der IAA MOBILITY können die Photovoltaik-Motorhaube vom 5. Bis 11. September 2023 auf dem Fraunhofer Messestand (Halle B1.D11) in München besichtigen.

Optimierter Laminierungsprozess minimiert Luftspalte

„Auf das Motorhaubenblech eines in Deutschland oft verkauften Pkw-Modells haben wir die Solarzellen aufgebracht, verschaltet und mit Folie laminiert“, erläutert Dr. Martin Heinrich, Koordinator für PV-Mobilität am Fraunhofer ISE. „Dafür wurde der Laminierungsprozess sorgfältig optimiert, um Luftspalte zu minimieren, Faltenbildung des Folienmoduls aufgrund der gebogenen Oberfläche zu vermeiden und die Gesamtintegrität der Motorhaubenstruktur zu erhalten.“

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Das Team des Fraunhofer ISE nutzte für seine Prototypen wahlweise IBC, PERC-Schindel und TOPCon-Schindel-Solarzellen, um die vorhandene Fläche auf der Motorhaube möglichst gut zu nutzen. Grundsätzlich ist der Einsatz jeder Solarzellen-Technologie möglich. Die Laminierung der Oberfläche mit Folie führt zu einer texturierten Oberflächenstruktur, die farblich durch MorphoColor-Technologie an die Fahrzeugfarbe angepasst werden kann. „Das sieht schon jetzt sehr gut aus, aktuell arbeiten wir daran, die Oberflächenerscheinung noch weiter zu verbessern“, erklärt Dr. Martin Heinrich. „Dafür suchen wir Projektpartner, die an einer gemeinsamen Entwicklung Interesse haben.“

Prototypen im Labortest

Neben der gebogenen Form ist auch der Untergrund aus Metall – in diesem Fall Blech – anstelle einer klassischen Rückseite aus Folie oder Glas für das Motorhauben-PV-Modul besonders. Die Wissenschaftler untersuchten deshalb die Haftungseigenschaften verschiedener Materialkombinationen. Nach der Identifizierung geeigneter Materialien baute das Forschungsteam Prototypen mit verschiedenen Stückzahlen an Solarzellen sowie unterschiedlicher Zell- und Verschaltungstechnologien. Alle Prototypen testete das Team intensiv im Labor, um die elektrische Leistung, die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der PV-Motorhauben-Demonstratoren sicherzustellen. Die auf der IAA Mobility ausgestellte Motorhaube mit einer Nennleistung von 115 W besteht aus 120 PERC-Schindel-Solarzellen und ist in der MorphoColor-Farbe Grau gehalten.

„Die Technologie wäre auch für Metalldächer von Fahrzeugen anwendbar. Das hätte den Vorteil, sehr viel leichter zu sein als Photovoltaik-Autodächer aus Glas“, so Dr. Harry Wirth, Bereichsleiter Power Solutions am Fraunhofer ISE. „Eine Erweiterung der technischen Möglichkeiten für die Integration von Photovoltaik in Fahrzeughüllen wird immer mehr Kunden überzeugen, hier gibt es noch viel Potenzial zu heben.“

Entwickelt wurde die PV-Motorhaube im Forschungsprojekt „HighLite“, unterstützt durch das Horizon 2020 Programm der Europäischen Union, sowie im Forschungsprojekt „3D-PV-Module mit Kontur für die integrierte Photovoltaik“, unterstützt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK). Auf der IAA Mobility 2019 präsentierte das Forschungsteam ein farbiges Solar-Autodach.

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