Pilotlinie für PV-Dachziegel mit Matrix-Schindeltechnologie aufgebaut

Im Rahmen des Forschungsprojekts „SPHINX“ hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) eine Pilotlinie für Photovoltaik-(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 wird die industrienahe Fertigungslinie 4000 Dachziegel mit Matrix-Schindeltechnologie herstellen. Seit März 2025 wurden bereits 800 Schindelmodule fertiggestellt. Fünf Dachinstallationen setzt Freesuns damit aktuell in Bestandsgebäuden in der Schweiz um.

Die 450 x 510 mm großen Freesuns Matrix-Schindel-PV-Dachziegel bestehen aus Glas-Glas-Modulen mit TOPCon-Solarzellen.
Bild: Fraunhofer ISE / Sophia Bächle

„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, Gründer und CTO von Freesuns. Der 450 x 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 John Morello.

Maximale Flächenausnutzung und Verschattungstoleranz

In der Schindeltechnologie sind die Solarzellstreifen mit elektrisch leitfähigen, bleifreien Klebstoffen zu Strings verbunden und – wie Dachschindeln – überlappend angeordnet. Die so gefertigten PV-Module sind effizienter, da die Ströme der Solarzellenstreifen kleiner als bei Halbzellen-Modulen 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 ca. 4 % (relativ) effizienter sind als herkömmlich 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 herkömmlich verschalteten PV-Modulen generiert werden kann. Weitere Informationen zur Matrix-Schindel-Technologie sind auf der Webseite des Fraunhofer ISE zu finden.