Eine visuell ansprechende Integration von Photovoltaikanlagen beispielsweise auf historischen Gebäuden, in Gebäudefassaden oder Fahrzeugen ist mit den heute verfügbaren, vorrangig technisch optimierten Modulen stark eingeschränkt. Entsprechend häufig ist die Forderung nach farbiger Photovoltaik (PV). Speziell der MorphoColor-Ansatz, basierend auf einem Dünnschichtfilter auf der strukturierten Innenseite des Modulabdeckglases, erscheint durch die potenziell geringe Beeinträchtigung des Modulwirkungsgrades sowie hohe Farbsättigung vielversprechend. Erste Proben nach dem MorphoColor-Ansatz erfüllten jedoch die Anforderungen an PV-Module hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Homogenität des Erscheinungsbildes sowie der Lebensdauer bei weitem nicht.
Für die Bewältigung der bestehenden Herausforderungen war es entscheidend, im Zuge dieser Arbeit ein umfassendes Verständnis der grundlegenden Effekte und Wechselwirkungen der Schicht-Struktur-Systeme zu generieren. Mithilfe einer Kombination aus optischen Simulationen mittels RCWA, Mikrofacettenmodell und Raytracing sowie praktischen Untersuchungen konnten die entscheidenden Einflussfaktoren für die optische Erscheinung sowie die thermische Beständigkeit identifiziert, bewertet und bezüglich einer Optimierung angepasst werden.\So wurde im Rahmen der Arbeit durch die Auswahl entsprechend passender Strukturcharakteristika erstmalig eine vom Betrachtungswinkel unabhängige und großflächig homogene Farberscheinung vollflächiger 1 x 1,6 m² PV-Module erzielt, während zuvor bereits ab einem Betrachtungswinkel von etwa 30° ein Farbwechsel stattfand. Auch die Schichtsysteme konnten mittels eigens entwickelter Verfahren meist mehr als 50 % dünner und thermisch beständiger gestaltet werden, wobei gleichzeitig die Performanz der Module verbessert wurde. Für Rot werden so 94 %, für Grün 95 % und für Blau 96 % des Wirkungsgrades eines schwarzen Referenzmoduls erreicht. Außerdem konnte die Farbpalette erweitert und erste Modelle für ein automatisiertes Schichtdesign präsentiert werden.