Nach dem Solarpanel kommt die Solarfolie – Organische Photovoltaik

Solarfolien haben das Potenzial, die Energiebranche zu revolutionieren: Sie sind biegbar, leicht und lassen sich praktisch auf jeder Oberfläche anbringen. Darauf setzt das Dresdener Unternehmen Heliatek. 

So groß wie die Urlaubsinsel La Gomera wäre die Fläche, wenn man hierzulande die Dächer aller Logistik- und Industrieunternehmen aneinanderreihen würde. Wenn es gelänge, auf diesen rund 363 Quadratkilometern Solarenergie zu erzeugen, wäre die Energiewende kein Thema mehr: Mehr als 36 Gigawatt könnten laut Analyse von Garbe Industrial Real Estate jährlich produziert werden– genug, um bis zu 144 Millionen Haushalte mit grünem Strom zu versorgen.

Bisher sind jedoch weniger als zehn Prozent  der Gewerbehallen mit Photovoltaik-Modulen bestückt, so die US-amerikanische Webseite Quora.com. Oftmals der Grund: Die schwarzen Rechtecke sind zu schwer und zu unflexibel. Eine Lösung dieses Problems hat der Dresdener Hersteller Heliatek entwickelt: Das 2006 aus einer Kooperation zwischen der TU Dresden und der Universität Ulm gegründete Unternehmen hat sich auf Solarfolien spezialisiert und gilt als weltweiter Marktführer in der sogenannten organischen Photovoltaik. 

Heliasol Solarfolien - kleben statt bohren

„Auf jeder Oberfläche, die der Sonne zugewandt ist, kann mit unseren Solarfolien Strom produziert werden“, erklärt Guido van Tartwijk, CEO des sächsischen Solarmodulherstellers, seinen Plan. Der Clou: Anders als herkömmliche, starre und rund 20 Kilo schwere Solarpaneele lassen sich die biegsamen, weniger als zwei Millimeter dünnen und weniger als zwei Kilo pro Quadratmeter wiegenden Folien namens Heliasol nicht nur auf Dächern, sondern auf praktisch jeder Oberfläche und auf jedem Untergrund anbringen. Und zwar ganz ohne Bohren, dank des integrierten Klebers auf der Rückseite. Ob vertikal, horizontal, rund, schräg oder gekrümmt, die organischen Folien haften überall, benötigen keine Hintergrundlüftung und sind dabei noch robust und temperaturbeständig.

Organisch heißen die Folien deshalb, weil sie im Gegensatz zu herkömmlichen Paneelen nicht aus dem raren Halbmetall Silizium bestehen. Das ist von Vorteil, birgt doch die Verarbeitung von Silizium gleich mehrere Herausforderungen: So muss es aus Drittländern wie China oder Brasilien importiert werden. Zudem ist die Gewinnung von Silizium für Solarpaneele wegen des spezifischen Verfahrens und der zahlreichen Reinigungsvorgänge sehr aufwändig und energieintensiv. Bei der Produktion fallen außerdem Feinstaub-, Kohlendioxid- sowie Stickoxid-Emissionen an. 

Heliateks Solarfolien dagegen werden CO2-arm und ressourcenschonend in einem ausgeklügelten Verfahren aus patentierten organischen Materialien hergestellt, die lokal eingekauft werden. Sie benötigen also keine knappen Rohstoffe. Um Strom zu erzeugen, nutzen sie einen Halbleiter, der aus Kohlenwasserstoff-Verbindungen besteht. Dieser wandelt die Energie aus Sonnenstrahlen in Strom um. Für einen Quadratmeter Solarfolie benötigt Heliatek weniger als ein Gramm organisches Material, weshalb die Folien ihre energetische Amortisation schon innerhalb von drei Monaten erreichen. Bei herkömmlichen Solar-Paneelen kann es dagegen bis zu sechs Jahre dauern, bis die Anlage mehr Energie produziert als bei ihrer Fertigung benötigt wurde. Hinzu kommt: „Die einzigartige Zusammensetzung unseres Produkts – ohne toxische Materialien und mit PET-basierten Schutzfolien – macht auch die Entsorgung der Module am Ende ihrer Lebenszeit einfach und umweltbewusst“, erklärt van Tartwijk.

Solarfolien sind überall am Gebäude einsetzbar

Am Standort Dresden produzieren rund 250 Mitarbeitende seit 2019 in Serie, über zwei Millionen Quadratmeter sind es im Jahr. Die Klebefolien sind überall dort gefragt, wo herkömmliche Solarpaneele wegen der Zusatzkosten für die erforderlichen Unterkonstruktionen, der Oberflächenform der Gebäude, der Statik oder der Bauvorschriften keine Chance haben. Sogar Fenster können mit den hauchdünnen Folien bestückt werden, denn sie absorbieren nur einen Teil des sichtbaren Lichts. Die Photovoltaikfolien wären also für viele Besitzer von Bestandsimmobilien eine unkomplizierte Lösung, wenn diese, wie von der EU-Gebäuderichtlinie gefordert, bis zum Jahr 2050 klimaneutral sein müssen. Tatsächlich richtet sich Heliateks Angebot aktuell nur an Unternehmen, eine Ausweitung an Privatkunden ist jedoch geplant. 

Zu den Kunden von Heliatek zählen große Energiekonzerne wie E.ON und ENGIE, der südkoreanische Technologieriese Samsung und weitere Unternehmen aus Spanien, Großbritannien, Singapur und Japan. Mehr als 30 Pilotprojekte hat Heliatek bereits auf der ganzen Welt umgesetzt: Im Hafen von Barcelona etwa kleben 509 Quadratmeter Solarfolie auf drei wellenförmigen Bitumendächern von alten Gebäuden, die keine schweren Paneele tragen könnten. Dort erzeugen sie grünen Strom für das ganze Pier und reduzieren so den CO2-Fußabdruck des Hafens. Im Pariser Roland-Garros-Tennisstadion befinden sich die Folien auf Leinwänden und Markisen von Restaurants und erzeugen grünen Strom für den Müllverdichter. Andere versorgen während der French Open an den Wänden klebend USB-Steckdosen mit Strom, sodass jeder dort sein Smartphone aufladen kann. 

Unbegrenzte Möglichkeiten

Trotz der zahlreichen Vorteile verursacht die junge Technologie jedoch noch einige Probleme. So liefert Heliasol derzeit eine Maximalleistung von bis zu 55 Watt bei einem Preis von rund 200 Euro pro Quadratmeter. Das entspricht einem Viertel der Leistung eines Silizium-Moduls, das nur rund 50 Euro kostet – jedoch aufwändig installiert werden muss. Und auch der Wirkungsgrad, also der Wert, der misst, wie gut Sonnenlicht in Strom umgewandelt wird, ist noch gering. Während herkömmliche Solarpaneele bereits einen Wirkungsgrad von 30 Prozent erzielen, erreicht die organische Folie knapp zwölf Prozent. 
Diese Nachteile lassen sich durch die schier unbegrenzten Einsatzmöglichkeiten wettmachen: Jedes Gebäude und jede Fläche kann mit den Folien seinen eigenen grünen Strom produzieren und klimaneutral werden. Sogar grüne Energieerzeuger wie Windparks könnten in Zukunft noch rentabler werden.

Im Windpark Breña im spanischen Albacete etwa schlängeln sich 120 flexible, organische Photovoltaikfolien den Turm einer Windkraftanlage hoch und versorgen die Turbinen bei Windstille mit Solarstrom – Energie, die zuvor aus dem Netz kam. Unter der heißen spanischen Sonne spielen die organischen Folien einen weiteren Trumpf aus: Der Wirkungsgrad normaler Solarmodule sinkt, wenn die Temperatur steigt. Die Leistung der Heliasol-Module dagegen bleibt bis zu einer Temperatur von etwa 90 Grad Celsius gleich.