Solarfenster für Gebäude: Potenzial transparenter Perowskit‑Zellen

Fenster sind in Städten riesige Flächen, die bislang nur Licht und Ausblick liefern. Wenn sie zusätzlich Strom erzeugen, ändert sich die Rechnung für Neubau und Sanierung: Fassaden können einen Teil des Energiebedarfs abdecken, ohne zusätzliche Dachfläche zu beanspruchen. Für Eigentümer und Nutzer bedeutet das potenziell niedrigere Betriebskosten und für Städte eine bessere Nutzung vorhandener Flächen.

Transparente Photovoltaik wird seit Jahren in verschiedenen Formen erforscht: organische Beschichtungen, perowskitbasierte Halbleiter und lumineszente Schichten mit Randmodulen. Technisch ist die zentrale Herausforderung, ausreichend Sonnenenergie zu gewinnen, ohne den Sichtkomfort und die Wärmeregulierung zu zerstören. Gleichzeitig entscheidet die Haltbarkeit darüber, ob sich solche Fenster wirtschaftlich rechnen.

Bei transparenter Photovoltaik geht es nicht darum, ein völlig unsichtbares Solarmodul zu bauen, sondern sichtbares Licht so weit wie möglich durchzulassen und nur ultraviolettes sowie nahinfrarotes Licht in Strom zu verwandeln. Perowskit ist eine Materialklasse für Solarzellen, die sich durch einfache Herstellung und hohe Effizienz auszeichnet. Ein Perowskit ist ein bestimmter Kristallaufbau; in Solarzellen werden organisch‑anorganische Verbindungen genutzt, die gut Licht aufnehmen und in Strom umwandeln.

Es gibt mehrere technische Ansätze:

• Organische Beschichtungen: dünne, flexible Filme mit guter Transparenz, bislang meist geringer Wirkungsgrad.
• Perowskit‑Schichten: können so abgestimmt werden, dass sie nur Teile des Spektrums absorbieren und damit halbtransparente Zellen ermöglichen.
• Lumineszierende Schichten (LSC): sie sammeln Licht über größere Flächen und leiten es an die Ränder, wo konventionelle Solarzellen sitzen.

Transparenz ist ein Kompromiss: mehr Durchsicht bedeutet weniger Strom, und mehr Ertrag reduziert die Sichtqualität oder verändert die Farbe.

Die folgende einfache Tabelle zeigt typische Eigenschaften der Hauptansätze.

Wichtig: Manche der genannten Wirkungsgradwerte stammen aus Laborstudien. Eine Studie von 2023 zur Stabilität und Herstellungsmethode liefert Daten, die älter als zwei Jahre sind und vor allem Laborbedingungen beschreiben; sie sind dennoch hilfreich, um Trends zu verstehen.

Projekte in Forschungseinrichtungen und erste Industriepiloten zeigen, wie Solarfenster für Gebäude aussehen können. In Deutschland testete ein universitäres Projekt eine transparente Fenstervariante mit Quantenpunkt‑Folien, die Energie in Randmodulen sammelt; das Projekt lieferte Feldmessungen zur Alltagstauglichkeit. International haben Forschungsteams mit perowskitbasierten, teiltransparenten Zellen Labormessungen mit hohen Wirkungsgraden berichtet, und einige Hersteller arbeiten an Beschichtungen, die UV und IR nutzen, ohne das sichtbare Licht zu blockieren.

Praktische Einsatzszenarien:

• Bürogebäude, wo große Glasflächen kombiniert mit intelligentem Sonnenschutz die Energiebilanz verbessern.
• Wohngebäude mit Südfassade: zusätzliche Erträge in sonnigen Monaten, während im Winter die Wärmeeinträge helfen können.
• Öffentliche Gebäude und Schulen als Demonstratoren für lokale Produktion und Bildung.

Zu beachten ist der Unterschied zwischen Laborwerten und realem Ertrag. Eine 2025 veröffentlichte Laborarbeit berichtete über hochtransparente Perowskit‑Zellen mit Messwerten um 18,22 % unter spezifischen Messbedingungen; das ist ein Hinweis auf technisches Potenzial, aber noch kein Beweis für dauerhaften Feldbetrieb in großen Modulen.

Kommerzielle Anbieter wie Unternehmen mit organischen Coatings oder Start‑ups mit spezialisierten Beschichtungen arbeiten an Pilotserien, doch bis Ende 2025 bleiben viele Lösungen in der Pilot‑ oder Vorserienphase. Für Bauprojekte heißt das: Wenn Solarfenster in Betracht gezogen werden, eignen sich zuerst Pilotflächen und Leistungsvergleiche mit zertifizierten Referenzmessungen.

Die Chancen sind greifbar: zusätzliche Stromerträge ohne Extra‑Fläche, ästhetisch integrierte Energie, und die Möglichkeit, die Gebäudefassade als Energielieferant zu nutzen. In Städten mit begrenzter Dachfläche kann das die Bilanz von Neubauten und Sanierungen verbessern. Außerdem können Solarfenster zur Erfüllung von energiepolitischen Vorgaben beitragen, etwa bei nahezu‑Null‑Energie‑Gebäuden (NZEB).

Gleichzeitig gibt es Risiken und offene Fragen:

• Haltbarkeit: Perowskitmaterialien sind empfindlicher gegenüber Feuchte, Wärme und UV als kristallines Silizium. Dauertests nach Industrie‑Standards fehlen für viele Prototypen.
• Umweltaspekte: Viele Perowskit‑Zellen enthalten Blei. Das erfordert klare Recycling‑ und Eindämmungsstrategien, falls Fenster ausgetauscht oder beschädigt werden.
• Komfort und Gestaltung: Tönung, Reflexion und Farbe müssen mit gestalterischen und komfortrelevanten Anforderungen abgestimmt werden; dies kann den Ertrag beeinträchtigen.
• Kostenseite und Zertifizierung: Bisher höhere Kosten pro Kilowattstunde im Vergleich zu Dachmodulen; es fehlen noch einheitliche Prüf‑ und Zertifizierungsleitfäden für transparente PV‑Module.

Für Entscheider ist wichtig zu verstehen, dass technologisches Potenzial nicht gleich Marktreife ist. Pilotprojekte mit klaren Messprotokollen, Vorgaben zur Recyclingfähigkeit und realistischen Wirtschaftlichkeitsrechnungen reduzieren Risiken und schaffen belastbare Aussagen für größere Einbauten.

In den nächsten Jahren sind mehrere Entwicklungspfade denkbar. Ein realistisches Szenario ist eine schrittweise Markteinführung: zunächst Demonstratoren und Pilotprojekte an öffentlichen Gebäuden, dann Nischenanwendungen in kommerziellen Bauten und später breitere Verfügbarkeit, wenn Produktionskosten fallen und Standardtests etabliert sind. Technische Verbesserungen — etwa robustere transparente Elektroden oder verkapselte Perowskit‑Schichten — würden die Alltagstauglichkeit deutlich erhöhen.

Für Bauherrinnen und Planerinnen ergeben sich pragmatische Überlegungen: Priorität für Pilotflächen, Ausschreibungen mit Performance‑Garantien, und die Nutzung von Förderprogrammen für Innovationsprojekte. Policy‑Macher sollten Prüfpflichten, Recyclinganforderungen und klare Kennzeichnungspflichten definieren, damit Materialien wie Blei sicher gehandhabt werden.

Längerfristig sind Kombinationen denkbar: Tandemfenster, bei denen eine transparente Perowskitschicht mit einer IR‑auffangenden Schicht gekoppelt wird, oder modulare Randstromsammler, die die Optik weitgehend erhalten. Solche hybriden Konzepte könnten den Spagat aus Sichtkomfort und Ertrag langfristig am besten lösen.

Solarfenster für Gebäude sind kein Allheilmittel, aber sie erweitern die Optionen für nachhaltige, flächeneffiziente Energiegewinnung in Städten. Laborerfolge mit hochtransparenten Perowskit‑Zellen zeigen, dass technisch mehr möglich ist als früher angenommen; gleichzeitig bleiben Fragen zu Haltbarkeit, Umweltrisiken und Kosten offen. Für die Praxis empfiehlt sich ein vorsichtiges, datengetriebenes Vorgehen: kleine Pilotflächen, transparente Messprotokolle und klare Vereinbarungen zu Wartung und Recycling. Wird dieses Vorgehen eingehalten, können Solarfenster einen sinnvollen Beitrag zur Energiebilanz von Gebäuden leisten, ohne Sichtkomfort und Gestaltungsfreiheit übermäßig einzuschränken.