Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hat eine industrienahe Linie für die Fertigung von solaren Dachziegeln mit der nagelneuen Matrix-Schindeltechnologie entwickelt und aufgebaut. Die flexible, automatisierte Produktion erlaubt zwar zunächst Freesuns, dem Schweizer Projektpartner aus der Industrie, neu entwickelte Matrix-Schindel-Dachziegel im Pilotmaßstab zu fertigen. Die Kapazität beträgt 4.000 Dachschindeln. Immerhin 800 der solaren Dachziegel wurden seit März 2025 schon hergestellt.
Doch damit gehen die Freiburger Forscher:innen zusammen mit Freesuns den nächsten Schritt hin zur Industrialisierung der Technologie auch für die Dachintegration. „Indem die ersten Freesuns Matrix-Schindel-Dachziegel erst einmal im Module-TEC des Fraunhofer ISE hergestellt werden, können wir gemeinsam an der Produktionsentwicklung arbeiten und den großen Vorteil der Matrix-Technologie demonstrieren“ erklärt John Morello, Technischer Geschäftsführer von Freesuns.
Mehr Effizienz erreicht
Bei der Schindeltechnologie werden die Solarzellen im Modul nicht mehr in Reihe nebeneinander angeordnet. Vielmehr werden die Zellen in Streifen geschnitten und überlappend mit einem leitfähigen, bleifreien Klebstoff zu Strings verbunden – so wie Schindeln auf einem Dach. Da dadurch die Ströme innerhalb der Zellen kleiner sind und die Fläche besser ausgenutzt wird, erreichen die Schindelmodule einen höheren Wirkungsgrad mit der gleichen Zelltechnologie, die auch für herkömmliche Module verwendet wird. Im Pilotprojekt verwenden die Partner Topcon-Solarzellen.
Modulfläche ganz ausnutzen
Indem die Zellen über den Klebstoff miteinander verbunden werden, müssen keine Busbars auf der Vorderseite aufgebracht werden. Auch dies erhöht den Wirkungsgrad, dass es keine Verschattungsverluste durch die Kontaktierung der Zellen gibt. Das vom Fraunhofer ISE entwickelte Matrix-Schindelkonzept geht noch einen Schritt weiter. Die geschindelten Solarzellen werden zusätzlich versetzt angeordnet. Dadurch wird die vollständige und homogene Belegung der gesamten Modulfläche möglich.
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Tolerant gegenüber Verschattung
Mit diesen Maßnahmen erreichen die Forscher:innen des Fraunhofer ISE insgesamt etwa vier Prozent mehr Effizienz als die herkömmlichen Halbzellenmodule mit Drahtverschaltung. Zusätzlich erreichen die Forscher damit eine höhere Toleranz der Module gegenüber Verschattungen. Denn der Strom kann durch die Matrixanordnung der Zellen um die verschatteten Bereiche herumfließen. „Matrix-Schindelmodule sind prädestiniert für integrierte Anwendungen, insbesondere in Gebäudefassaden und wie hier als PV-Dachziegel auf Dächern“, betont Torsten Rößler, Projektleiter am Fraunhofer ISE. „Gerade dort kommt es auf maximale Flächenausnutzung, Verschattungstoleranz und eine ansprechende Ästhetik an.“
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Bestandsbauten solarisieren
So erreichen die Module auf einem teilverschatteten Dach die doppelte Leistung im Vergleich zur Halbzellentechnologie mit Busbars. Die solaren Dachziegel, die Freesuns in Freiburg herstellt, sind Glas-Glas-Module mit einer Größe von 450 mal 510 Millimeter. Es sind auch farbliche Variationen möglich. Das ist notwendig. „Denn unser Fokus liegt bei dieser Produktentwicklung auf Anwendungen für Bestandsbauten und insbesondere denkmalgeschützte Gebäude“, sagt John Morello von Freesuns.
