德国、欧洲乃至全球的能源转型推动了对太阳能电池板的强劲需求。除了高能量产出外，美观和接受度也变得越来越重要。为了适应这些趋势，弗劳恩霍夫太阳能系统研究所 (ISE) 的研究人员团队开发了一种创新的太阳能外墙元件，它可以几乎隐形地融入建筑物的外部，并且不会显著降低效率。
随着 MorphoColor 涂层技术的开发，专家们为德国光伏一体化系统的推广做出了重要贡献。由于这一开创性的项目，他们将获得 2024 年约瑟夫·冯·弗劳恩霍夫奖。
光伏系统并不是建筑师和建筑业主们喜欢的设计元素。弗劳恩霍夫 ISE 的研究人员 Oliver Höhn 博士、Thomas Kroyer 博士和 Andreas Wessels 着手改变这一现状，他们开发了美观的彩色太阳能电池板，这些太阳能电池板具有角度稳定、色彩饱和、效率损失最小等特点，因此可以几乎隐形地集成到建筑物外墙中。
灵感源自闪蝶
对于用于建筑光伏的太阳能电池板而言，有两个关键因素。首先，它们需要像传统的有色元件一样表现出光学特性;其次，它们仍应能够产生尽可能多的电力。为了应对这一挑战，研究人员从大自然中寻找灵感——并在蓝蝶身上找到了灵感。
Kroyer 解释道：“大闪蝶翅膀上的 3D 光子结构得益于低损耗干涉效应，能够产生强烈、角度稳定的彩色印象。” 按照这种生物模型，弗劳恩霍夫 ISE 的专家成功利用真空工艺将类似的表面结构应用于覆盖太阳能电池板的玻璃背面。 根据精细结构，这种方法可用于生产各种颜色的玻璃覆盖物。
彩色太阳能电池板涂层系统的性能现已超越生物模型。“独立测量证实，采用 MorphoColor 涂层的彩色太阳能电池板可达到同类未涂层太阳能电池板的 95% 左右的功率，”Wessels 解释道。这使得 MorphoColor 技术远远优于市场上所有其他同类技术。
MorphoColor 技术：具有未来潜力的多功能插件解决方案
插入式解决方案可与所有标准的商用太阳能技术以及未来可预见的技术一起使用，而且可以低成本进行工业化生产。具有统一外观的电池和面板技术尤其适合。这些包括背面接触太阳能电池和瓦片矩阵技术，这也是由弗劳恩霍夫 ISE 开发的——一种让人联想到砖墙的组装方法。
“在瓦片矩阵技术中，太阳能电池的导电粘合剂粘合消除了电池之间使用反射金属连接器的需要，从而实现了均匀的外观。这意味着太阳能电池技术在彩色层后面完全不可见。这反过来又使其在外观上令人愉悦，并完全融入外墙或屋顶，”Höhn 解释道。
MorphoColor 商标已在欧盟、瑞士、中国、美国、日本和韩国注册。2023 年，总部位于瑞士的 Megasol Energie AG 获得了许可，该公司是欧洲领先的太阳能电池板和屋顶及外墙安装系统生产商，目前正在将 MorphoColor 技术推向市场。
将太阳能电池板集成到汽车中是另一个有前景的发展领域。Fraunhofer ISE 在 IAA 汽车贸易展上展示了集成 MorphoColor 太阳能电池板的玻璃车顶和引擎盖。所有德国主要汽车制造商都对这项新技术表现出极大兴趣。