Ein KMU, das Solarpanels weiterdenkt
In der Schweiz prägen rote, braune oder graue Dächer das Erscheinungsbild von Dörfern und Städten. Mit dem Ausbau der Solarenergie werden viele davon zunehmend mit schwarzen Solarmodulen bedeckt. Aber: Muss man sich zwingend zwischen der Produktion erneuerbarer Energie und der Ästhetik von Gebäuden entscheiden? Diese Frage hat sich 3S Swiss Solar Solutions gestellt und konnte Unterstützung von Innosuisse zeigen, dass sich beides miteinander verbinden lässt.
Das im Bereich Solarinnovation tätige KMU mit Sitz in Worb entwickelt und produziert seine Photovoltaiksysteme in der Schweiz. Ziel von 3s ist es, seine Lösungen, die in Fassaden und Dächern eingesetzt werden, besser in die Architektur von Gebäuden zu integrieren.
Vor diesem Hintergrund lancierte 3S Swiss Solar Solutions das von Innosuisse unterstützte Innovationsprojekt «Chameleon». Ziel war es, die bestehenden Produkte weiterzuentwickeln: Es sollten farbige Photovoltaikmodule entstehen, die leistungsfähig und langlebig sind und gleichzeitig in Serie mit gleichbleibender Qualität hergestellt werden können.
Die Module sind damit mehr als nur eine Ergänzung eines Gebäudes. Sie werden selbst zu Bauelementen, deren Farbe und Erscheinungsbild an die Architektur angepasst werden können. Kurz gesagt: Die Module werden zu echten Chamäleons. «Bei 3S verwandeln wir Gebäude in Energiequellen», fasst Patrick Hofer-Noser, Gründer und Geschäftsführer des Unternehmens, zusammen.
Farbe für die Solarenergie
Farbige Photovoltaikmodule gab es bereits vor dem Projekt Chameleon. Die Herausforderung bestand darin, deren Erscheinungsbild mit ihrer eigentlichen Funktion in Einklang zu bringen, nämlich Strom zu erzeugen. Eine Solarzelle soll möglichst viel Licht absorbieren. Wird davor eine farbige Schicht angebracht, wird ein Teil des Lichts reflektiert oder absorbiert, was die Leistung des Moduls verringern kann.
«Farben gibt es in der Solarbranche schon lange”, erklärt Patrick Hofer-Noser, “die Frage war: Wie können wir Farben automatisiert und dauerhaft?».
Um diese Herausforderung zu bewältigen, mussten vier Aspekte miteinander in Einklang gebracht werden: die Farbauswahl, die Energieeffizienz, die Langlebigkeit und die Produktion in grossem Massstab.
Von der Forschung zur Produktion
Im Rahmen eines von Innosuisse unterstützten Innovationsprojekts arbeitete 3S Swiss Solar Solutions deshalb mit dem Centre Suisse d'Électronique et de Microtechnique (CSEM) und der EPFL zusammen.
Die Projektpartner untersuchten zwei Möglichkeiten, Farbe in die Module zu integrieren: den Digitaldruck einer Keramikschicht auf das Glas vor den Solarzellen sowie den Einsatz farbiger Folien im Innern des Moduls. Anschliessend analysierten sie, welchen Einfluss diese Lösungen auf den Farbton, die Lichtdurchlässigkeit, die Leistung des Moduls und seine Alterungsbeständigkeit haben.
Ausserdem arbeiteten sie an den Verbindungen zwischen den Solarzellen, um die metallischen Elemente weniger sichtbar zu machen und die Leistung der Module zu verbessern. Ziel war es, Module zu entwickeln, die nicht mehr als technische Elemente wahrgenommen werden, die einem Gebäude hinzugefügt werden, sondern als echte Baumaterialien.
Einheitliche Farben im grossen Massstab
Ein farbiges Photovoltaikmodul herzustellen, ist das eine. Hunderte Module mit einem konstanten Farbton und gleichbleibender Leistung zu produzieren, ist etwas anderes. Bei einer grossen Fassade kann bereits der kleinste Farbunterschied zwischen zwei Modulen deutlich sichtbar sein.
Um den Schritt vom Prototyp zur Serienproduktion zu schaffen, bündelten die Partner ihre Kompetenzen. 3S Swiss Solar Solutions brachte seine Erfahrung in der industriellen Fertigung ein, während das CSEM insbesondere an Materialien, Farbgebung und Messmethoden arbeitete. Die EPFL steuerte ihrerseits ihre Expertise zu Solarzellen, deren Zuverlässigkeit und Alterung bei.
Gemeinsam entwickelten sie neue Methoden, mit denen der Farbton und seine Gleichmässigkeit, die elektrischen Eigenschaften der Module sowie die Qualität der Materialien kontrolliert werden können. Mithilfe beschleunigter Alterungstests wurde zudem untersucht, wie beständig Farben und Leistung über die Zeit bleiben. Diese Fortschritte ermöglichten es schliesslich, Photovoltaikmodule in verschiedenen Farbtönen und mit gleichbleibender Qualität in Serie zu produzieren.
Eine Brücke zwischen Forschung und Industrie
Für ein KMU ist die Entwicklung neuer Materialien und die Anpassung von Produktionsprozessen mit erheblichen Investitionen verbunden. Dafür braucht es spezialisiertes wissenschaftliches Know-how, zahlreiche Tests und Zeit, bevor eine marktfähige Lösung entsteht.
Dank der Unterstützung von Innosuisse konnte 3S Swiss Solar Solutions seine industrielle Erfahrung mit der Expertise seiner Forschungspartner verbinden.
«Innosuisse spielt eine zentrale Rolle als Bindeglied zwischen Industrie, KMU und Hochschulen. Das hilft uns, den Transfer zu beschleunigen», betont Patrick Hofer-Noser. Gleichzeitig ermutigt er andere Schweizer KMU, ebenfalls innovativ zu sein und sich wie ein Chamäleon an ein sich ständig veränderndes Umfeld anzupassen.
Über das Unternehmen:
Das 2001 gegründete Unternehmen 3S hat sich auf gebäudeintegrierte Photovoltaikanlagen spezialisiert. Das Unternehmen ist einer der führenden Schweizer Hersteller von gebäudeintegrierten Solarsystemen. Mit seinen innovativen Systemen, digitalen Tools und seiner nachhaltigen Vision verbindet 3S Energie, Leistung und Design mit dem Ziel, die Energiewende voranzutreiben.
Das Projekt auf einen Blick: