In Österreich betrug die im Jahr 2023 installierte Gesamtleistung in Österreich bereits 6,4 GWp laut Bundesverband Photovoltaic Austria. Gemäß Transition Szenario und dem integrierten österreichischen Netzinfrastrukturplan (ÖNIP) wird für 2040 eine jährliche PV-Stromerzeugung von 41 TWh angenommen. Um dies zu erreichen, müssten im Mittel ca. 2 GW pro Jahr zugebaut werden. Der PV-Ausbau muss daher weiter vorangetrieben werden. Neben klassischen Aufdachanlagen sind deshalb auch innovative PV-Lösungen gefragt, um die verfügbaren Flächen optimal zu nutzen und den Energieertrag zu maximieren.

Innovative PV-Neuentwicklungen

Laut der PV-Markstatistik 2023 von PV-Austria, sind in Österreich ca. 86 % der PV-Anlagen als Aufdachanlagen installiert. Abseits dieses klassischen Anlagentyps gibt es jedoch eine Vielzahl innovativer und vielversprechender Neuentwicklungen:

Dachintegrierte PV-Anlagen: Aufgrund der sonnenexponierten Lage ist die PV-integrierte Dacheindeckung ein naheliegender Lösungsansatz.
Solardachplatten/Solarziegel: Es wurden Solardachplatten und Solarziegel mit integrierten Solarzellen entwickelt, die gleichzeitig einen wirksamen Witterungsschutz bieten. Sie werden in verschiedenen langlebigen Materialien wie Zementfaser, Aluminium oder teilweise recycelten Materialien angeboten. Das Dach hat somit ein einheitliches Erscheinungsbild, ist begehbar, witterungsbeständig und bruchfest. Allerdings weisen derartige Technologien meist einen geringeren Wirkungsgrad als herkömmliche Aufdachanlagen auf.

Leichte und flexible PV-Module und PV-Folien: Diese können beispielsweise auf Dächern mit geringer Traglast wie Industrie- und Gewerbedächern, Gewächshäusern oder Garagen angebracht oder direkt mit der Dachhaut verklebt werden. Zum Einsatz kommen u.a. Glasfasermaterialien aus der Luftfahrtindustrie in Verbindung mit hocheffizienten monokristallinen Siliziumzellen, die einen flexiblen und langlebigen Einsatz ermöglichen.
PV-Überdachungen: Auch hier sind die PV-Module multifunktional, sie dienen neben der Stromerzeugung auch der Beschattung bzw. Belichtung und dem Witterungsschutz. Anwendungsbereiche sind beispielsweise Bahnhofs-überdachungen, Carport-überdachungen, E-Ladestationen, Vordächer und Terrassen. Je nach Nutzung kann die Überdachung auch mit semitransparenten bzw. bifazialen PV-Modulen ausgeführt werden.
Mobile PV-Module: Integriert in eine Powerbank oder befestigt an der Wanderausrüstung, an Rucksäcken oder Taschen bieten mobile PV-Lösungen eine tragbare Stromversorgung, die bereits vielfach genutzt wird. Auch die Integration von PV in Fahrzeugen, insbesondere auf Dächern von Wohnmobilen oder auf Booten, erfreut sich großer Beliebtheit und stellt eine sinnvolle Möglichkeit der ortsunabhängigen Stromversorgung dar. Inzwischen sind sogar die ersten Elektroautos mit Solardach in ansprechendem Design erhältlich.

Vertikal installierte PV-Anlagen stellen eine weitere innovative Möglichkeit zur Gewinnung von Sonnenstrom dar. Diese finden für freistehende Anlagen, zur Installation an Wänden bzw. Fassaden oder als bauteilintegrierte Photovoltaik (BIPV) Anwendung. Bei freistehenden Anlagen bringen bifaziale PV-Module den Zusatznutzen, Sonnenenergie beidseitig aufnehmen und in Strom umwandeln zu können.

Agri-PV-Zäune und aufgeständerte Anlagen: Hier kommen transparente oder semitransparente PV-Module zum Einsatz, die entweder fest montiert, flexibel neigbar oder nachführbar installiert werden können. So lassen sich Synergien durch Beschattung, Wetterschutz und Energiegewinnung schaffen. Das ist besonders für die Nutzung von Flächen in der Landwirtschaft interessant. 

Verkleidung von Lärmschutzwänden bei Straßen und Autobahnen: Aufgrund der bereits vorhandenen Lärmschutzwände können diese Flächen zur Installation von PV-Modulen herangezogen werden.
Solarzaun-Anlagen: Diese eignen sich insbesondere als Lärm- und Sichtschutz zur Abgrenzung von Grundstücken oder Gewerbeflächen. Der Ertrag ist aufgrund der vertikalen Ausführung zwar geringer, durch die vertikale Bauweise kommt es zu einem Selbstreinigungseffekt und Schneelasten stellen ein geringeres Problem dar.
Bauwerkintegrierte Photovoltaik (BIPV): Bauwerk- und Fassadenflächen bieten großes Potenzial für Solarenergie, da sie große nutzbare Flächen bereitstellen. Warmfassaden integrieren Solarmodule in die Hauswand, die als Schutzhülle gegen Schall, Wärmeverlust und Witterungseinflüsse dienen. Dadurch können Synergieeffekte erzielt und der Material- und Energieverbrauch reduziert werden, zudem wird die Ökobilanz verbessert. Standort und Ausrichtung der Gebäude spielen hier eine besondere Rolle, da Beschattung den Wirkungsgrad der Anlagen vermindert. Verschiedene Modularten von klassischen kristallinen Siliziummodulen bis hin zu Dünnschichtmodulen und flexiblen Solarfolien kommen in der Bauteilintegrierten Photovoltaik zum Einsatz.
Solarjalousien: Eine weitere Form der vertikalen PV-Installation stellen Solarjalousien dar. Sie erbringen ca. die Hälfte der Leistung von Dachanlagen, bieten jedoch zusätzlich Sonnenschutz, ermöglichen die Verdunkelung und erzeugen Energie. Das Besondere an Solarjalousien ist, dass die Lamellen der Sonne nachgeführt werden können.

Weitere Innovationen:

Photovoltaik-Straßenbelag und PV-Boden-Platten: Dünne Solarplatten werden auf Verkehrsflächen wie Straßen, Radwege und Parkplätze geklebt oder direkt in diese integriert. Diese Platten bestehen aus monokristallinen Solarzellen in einer mehrschichtigen Matrix aus Harz und Polymeren. Somit halten die Module auch der Befahrung durch Fahrzeuge stand. Multifunktionale PV-Platten können zudem E-Autos induktiv laden, sind beleuchtbar und verhindern durch eine eingebaute Solarheizung Glatteisbildung.

Floating PV-Anlagen: Diese PV-Anlagen werden auf Gewässerflächen installiert, an Schwimmkörpern befestigt und am Gewässergrund oder Ufer verankert. Durch die Kühlung der Module im Wasser erzielen sie höhere Erträge als konventionelle PV-Anlagen, verringern die Verdunstung und benötigen keine Flächenaufbereitung.

Bei der Entwicklung von Solarzellen sind folgende Innovationen hervorzuheben:

Monokristalline Siliziumzellen nehmen aufgrund ihres vergleichsweise hohen Wirkungsgrads einen Weltmarktanteil von 97 % ein. Diese Zellen werden aus einem Silizium-Einkristall hergestellt und bieten aufgrund der höheren Reinheit des Materials bessere Wirkungsgrade als polykristalline Siliziumzellen. Neben den herkömmlichen monokristallinen Zelltypen Al-BSF und PERC sind heute auch Heterojunction (HJ)-Zellen und TOPCon-Zellen auf dem Markt verbreitet. Durch eine spezielle Schichtkombination sind diese Zelltypen besonders effizient und erreichen heute im Labor Wirkungsgrade von bis zu 26,8 %. Die besten kommerziellen Module mit diesen Zelltypen weisen derzeit einen Wirkungsgrad von knapp 24 % auf.
Weiter erforscht werden Tandemsolarzellen aus Perowskit und Silizium. Bei dieser Technologie werden zwei Solarzellen aus unterschiedlichen Materialien übereinander gestapelt, um bei gleicher Fläche und geringen Kosten noch höhere Wirkungsgrade von über 30 % zu erreichen.
Im Bereich der Modultechnologie sind folgende Innovationen besonders verbreitet:

Bei den sogenannten Halbzellen handelt es sich um Module, bei denen die integrierten Solarzellen in zwei Hälften geschnitten wurden. Das reduziert die Leistungsverluste und macht die Module damit leistungsfähiger als normale Module.
Bifaziale Module können, im Gegensatz zu herkömmlichen Modulen, sowohl das direkte Sonnenlicht auf der Vorderseite als auch das indirekte Licht auf der Rückseite nutzen und in Strom umwandeln. Dadurch haben sie einen höheren Wirkungsgrad.