Formangepasste Photovoltaikmodule erweitern Stromversorgung für PKW
Autoblech als Stromlieferant: Künftig könnten Solarzellen auf der Motorhaube und anderen Blechteilen zur Stromversorgung von Elektroautos beitragen. Erste Prototypen solcher integrierten Solarzellen haben nun deutsche Forscher vorgestellt. Eingesetzt werden dafür leistungsfähige Schindel-Solarzellen, deren Form und Farbe an das Design des PKW angepasst wurden. Die Photovoltaik-Motorhaube des Prototyps besteht aus 120 solcher Schindeln und hat eine Leistung von 115 Watt.
Auf Dächern sind Solarmodule fast schon Standard, aber auch Fahrzeuge haben Flächen, die sich für die Photovoltaik eignen. So könnten Solarzellen auf dem Dach von Elektro-LKW deren Reichweite erhöhen. Bei PKW gibt es bereits Modelle mit Solardach, da das Fahrzeugdach die am einfachsten nutzbare Fläche für die Erzeugung von Bord-Solarstrom ist. Bisher sind solche Solardächer für Autos allerdings noch glasbasiert und daher relativ schwer und teuer.
Photovoltaik auf der Motorhaube
Doch es geht auch anders, wie Forschende des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE demonstrieren. Sie haben eine Methode entwickelt, um Solarzellen auch auf Blechteile eines Autos wie beispielsweise die Motorhaube anzubringen, ohne dass dies das Design oder die Windschnittigkeit des Fahrzeugs beeinträchtigt. „Auf das Motorhauben-Blech eines in Deutschland oft verkauften PKW-Modells haben wir die Solarzellen aufgebracht, verschaltet und mit Folie laminiert“, erklärt Martin Heinrich vom Fraunhofer ISE.
Möglich wird dies Photovoltaik-Motorhaube durch die Verwendung von verschiedenen Arten von Schindel-Solarzellen. Bei diesen sind die einzelnen Zellen in schmale, durch leitfähigen Kleber verbundene Streifen aufgeteilt. Dadurch können sich diese Module an die gebogene Form der Motorhaube anpassen. Außerdem besteht die Basis der Solarzellen nicht aus Folie oder Glas, wie bei klassischen Photovoltaikmodulen, sondern sie wurden direkt auf das Autoblech appliziert. Dafür testeten die Forschenden die Haftungseigenschaften verschiedener Materialkombinationen.
Prototyp mit 115 Watt Nennleistung
Ebenfalls angepasst sind Farbe und Beschichtung der Motorhauben-Solarzellen: Eine Laminierung der Oberfläche mit Folie führt zu einer optimierten Oberflächenstruktur, die farblich durch eine am Fraunhofer-Institut entwickelte Technologie an die Fahrzeugfarbe angepasst werden kann. „Dafür wurde der Laminierungsprozess sorgfältig optimiert, um Luftspalten zu minimieren, Faltenbildung des Folienmoduls aufgrund der gebogenen Oberfläche zu vermeiden und die Gesamtintegrität der Motorhaubenstruktur zu erhalten“, berichtet Heinrich.
Das Forschungsteam hat bereits Prototypen mit unterschiedlich vielen Solarzellen sowie verschiedenen Zell- und Verschaltungstechnologien konstruiert. Alle Prototypen testete das Team intensiv im Labor, um die elektrische Leistung, die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit der PV-Motorhauben-Demonstratoren sicherzustellen. Ein Auto mit dieser Solar-Motorhaube hat beispielsweise mehr als 120 PERC-Schindel-Solarzellen und eine Nennleistung von 115 Watt, es ist ab dem 5. September auf der aktuellen Messe IAA MOBILITY in München zu besichtigen.
Viel ungenutztes Potenzial
Nach Ansicht des Forschungsteams eröffnen die in PKWs integrierten Solarmodule neue Möglichkeiten für die On-Board-Stromversorgung von Elektrofahrzeugen. „Die Technologie wäre auch für Metalldächer von Fahrzeugen anwendbar. Das hätte den Vorteil, sehr viel leichter zu sein als Photovoltaik-Autodächer aus Glas“, sagt Harry Wirth vom Fraunhofer ISE. „Bei der Integration von Photovoltaik in Fahrzeughüllen gibt es noch viel Potenzial.“
Quelle: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE