Im Rahmen des Forschungsprojekts Sphinx hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE eine Pilotlinie für PV-Dachziegel im Module-TEC in Freiburg implementiert. Die flexible, automatisierte Produktion erlaubt es dem Projektpartner Freesuns, einem Schweizer Solardach-Hersteller, seine im Projekt neu entwickelten Matrix-Schindel-Dachziegel im Pilotmaßstab zu fertigen, bevor es in die Massenfertigung übergeht.
Insgesamt soll die industrienahe Fertigungslinie 4.000 Dachziegel mit Matrix-Schindeltechnologie herstellen. Seit März 2025 wurden bereits 800 Schindelmodule produziert, fünf Dachinstallationen setzt Freesuns damit aktuell in Bestandsgebäuden in der Schweiz um. Interessierte können die neuen solaren Dachziegel vom 7. bis 9. Mai auf der Smarter E Europe / Intersolar am Stand des Fraunhofer ISE in Halle A1 besichtigen.
„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“ sagt John Morello, Gründer und CTO von Freesuns. Der 450 mm × 510 mm große PV-Dachziegel besteht aus einem Glas-Glas-Modul mit TopCon-Solarzellen, die in einer Schindel-Matrix verschaltet sind. Bei der farblichen Umsetzung sind verschiedene Varianten möglich. „Unser Fokus liegt bei dieser Produktentwicklung auf Anwendungen für Bestandsbauten und insbesondere denkmalgeschützte Gebäude“, ergänzt Morello.
Matrix-Schindeln besonders effizient
In der Schindeltechnologie sind die Solarzellstreifen mit elektrisch leitfähigen, bleifreien Klebstoffen zu Strings verbunden und wie Dachschindeln überlappend angeordnet. Die so gefertigten Module arbeiten effizienter, da die Ströme der Solarzellenstreifen kleiner als bei Halbzellenmodulen sind, die Busbars der Solarzellen mit aktiver Zellfläche überdeckt werden und keine Freiräume zwischen den Solarzellen eines Strings bleiben.
Das vom Fraunhofer ISE entwickelte Matrix-Schindelkonzept geht noch einen Schritt weiter: Die geschindelten Solarzellen werden zusätzlich versetzt angeordnet. Dies ermöglicht die vollständige, homogene Belegung der gesamten Modulfläche, sodass Matrix-Schindelmodule insgesamt circa vier Prozent (relativ) effizienter sind als übliche Halbzellenmodule mit Drahtverschaltung.
„Matrix-Schindelmodule sind prädestiniert für integrierte Anwendungen, insbesondere in Gebäudefassaden und wie hier als PV-Dachziegel auf Dächern“, sagt Torsten Rößler, Projektleiter am Fraunhofer ISE. „Gerade dort kommt es auf maximale Flächenausnutzung, Verschattungstoleranz und eine ansprechende Ästhetik an.“ Die Matrix-Schindeltechnologie zeichne sich durch eine sehr hohe Toleranz gegenüber Teilverschattung aus. Der Strom kann durch die Matrix-Anordnung die verschatteten Bereiche umfließen, sodass je nach vorliegender Teilverschattung die doppelte Leistung im Vergleich zu anderen verschalteten PV-Modulen generiert werden kann.
Zum Forschungsprojekt Sphix
In Sphinx (Sustainable Photovoltaics Integration in Buildings and Infrastructure for Multiple Applications) hat es sich ein Konsortium aus europäischen PV-Herstellern und Forschungseinrichtungen zum Ziel gesetzt, kostengünstige, schnell einsetzbare und gebäudeintegrierte Photovoltaik-Elemente mithilfe der Matrix-Schindeltechnologie zu entwickeln. Diese modularen, vorgefertigten Elemente werden in Größe und Funktionalität variieren, als Leichtbau, halbtransparent und als PV-Ziegel. Die Pilot-Produktionslinie im Module-TEC des Fraunhofer ISE kann durch seine flexible Konfiguration die unterschiedlichen Prototypen umsetzen und erste Kleinserien industrienah fertigen. Gefördert wird das Projekt durch die Europäische Union.
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