Solarfenster: Strom aus getönten Scheiben – wäre das alltagstauglich?

Vielleicht kennst du das: Du willst mehr eigenen Strom nutzen, aber das Dach ist klein, verschattet oder gehört zur Gemeinschaft. Gleichzeitig sind moderne Gebäude oft voller Glasflächen. Genau da setzen Solarfenster an: Fenster, die nicht nur Licht reinlassen, sondern auch Energie ernten. Für E‑Mobilität klingt das besonders attraktiv, weil zusätzliche Kilowattstunden im Gebäude den Alltag mit E‑Bike, E‑Scooter oder Wallbox zumindest indirekt entspannen können.

Bevor man sich von der Idee tragen lässt, lohnt sich ein nüchterner Blick auf die Technik. Transparent bedeutet bei Photovoltaik fast immer: Es wird nicht das ganze Sonnenlicht genutzt, sondern nur bestimmte Spektralbereiche oder nur ein Teil der Fläche. Unabhängige Fachliteratur betont deshalb, dass man Solarfenster anders bewerten muss als klassische Solarmodule. Nicht nur „Wirkungsgrad“ zählt, sondern gleichzeitig auch, wie viel sichtbares Licht wirklich durchkommt.

In diesem Artikel bekommst du einen verständlichen Kompass: Welche Bauarten es gibt, welche Kennzahlen du vergleichen solltest, wo die größten praktischen Haken liegen (von Stromdichte bis Haltbarkeit) und warum gerade bei neuen Materialien wie Perowskit-Solarzellen viel Hoffnung, aber auch viel Vorsicht angebracht ist.

Es gibt nicht „das“ Solarfenster, sondern mehrere technische Wege, Glas zur Stromquelle zu machen. Ein Ansatz sind selektiv spektrale Beschichtungen: Sie lassen den sichtbaren Bereich weitgehend passieren und ernten vor allem Anteile im ultravioletten und im nahen infraroten Bereich. Ubiquitous Energy beschreibt seine Technologie öffentlich genau in dieser Richtung, also als nahezu unsichtbare Energiegewinnung, die für Fensterglas gedacht ist. Ein wichtiger Kontext: Solche Beschichtungen sind typischerweise dünn und müssen in die Glasfertigung integrierbar sein, damit sie überhaupt massentauglich werden.

Ein anderer Ansatz sind semitransparente PV-Module. Sie sind eher wie klassische Photovoltaik aufgebaut, nur eben so gestaltet, dass Licht noch durchkommt. Das kann über dünnere Schichten, Musterung (Zellen mit Zwischenräumen) oder Materialien geschehen, die bestimmte Wellenlängen bevorzugt absorbieren. In beiden Fällen gilt: Mehr Transparenz heißt meist, dass weniger Photonen „eingesammelt“ werden dürfen.

Bei Solarfenstern zählt nicht nur, wie effizient Strom entsteht, sondern auch, wie viel Licht du im Alltag wirklich durch das Glas bekommst.

Damit das vergleichbar wird, empfehlen Facharbeiten klare Kennzahlen. Neben der Effizienz (PCE, also der Anteil der eingestrahlten Energie, der zu Strom wird) ist für Fenster vor allem die sichtbare Lichtdurchlässigkeit wichtig. In der Fachliteratur wird dafür häufig die „Average Visible Transmittance“ (AVT) verwendet, also eine gemittelte Durchlässigkeit im sichtbaren Bereich. Für den Kompromiss aus beidem wird die Light Utilization Efficiency (LUE) genutzt: LUE wird als Produkt aus PCE und AVT beschrieben (AVT als Bruchzahl, nicht als Prozentwert). Methodenpapiere wie „How to Accurately Report Transparent Solar Cells“ betonen, dass solche Angaben sauber definiert und vergleichbar gemessen werden müssen, weil schon unterschiedliche Auswertebereiche das Ergebnis verschieben können.

Der zentrale Haken an Solarfenstern ist kein Ingenieursfehler, sondern Physik plus Design-Zwänge. Wenn ein Fenster angenehm hell sein soll, muss ein großer Teil des sichtbaren Lichts durch. Genau dieses sichtbare Licht ist aber auch der „Brennstoff“, aus dem Photovoltaik typischerweise besonders effektiv Strom macht. Nimmt die Zelle es weg, wird das Fenster dunkler. Lässt sie es durch, sinkt die Stromausbeute. Deshalb setzen viele Konzepte auf spektrale Selektion: Ernten dort, wo das Auge wenig sieht (UV, nahes IR), und den sichtbaren Bereich möglichst unangetastet lassen.

Unabhängige Arbeiten fassen diesen Zielkonflikt als LUE zusammen. In dem in der Recherche berücksichtigten Überblick zu semitransparenten Zellen wird LUE als geeigneter Vergleichswert diskutiert, und es werden typische Bestwerte aus Experimenten genannt: Häufig liegen die besten veröffentlichten LUE-Werte in einem Bereich von etwa 2 % bis 5 % für hochwertige semitransparente Geräte, abhängig von Technologie und Messdefinition. Ein konkretes, gut dokumentiertes Beispiel ist die Arbeit von Pap und Kolleg:innen (2023): Dort werden PCE 8,7 % und AVT 46,3 % berichtet, was eine LUE von rund 4,0 % ergibt. Diese Zahlen helfen, Erwartungsmanagement zu betreiben: Selbst wenn ein Solarfenster technisch gut ist, wird es pro Quadratmeter deutlich weniger Strom liefern als ein nicht-transparenter PV‑Modulbereich, der das Licht vollständig nutzen darf.

Hinzu kommt ein zweiter Praxisfaktor, den Methodenpapiere und Reviews immer wieder hervorheben: Vergleichbarkeit ist schwierig. Schon die Frage, welche Wellenlängen für AVT gemittelt werden, oder ob Reflexionen und Streulicht berücksichtigt sind, verändert die Kennzahl. Bei der PCE kommt es auf Normbedingungen und die Frage an, ob man Zellen im Laborformat oder größere Flächen inklusive Kontaktstrukturen betrachtet. Gerade für Gebäudeprodukte sind diese Details entscheidend, weil sie am Ende die Stromdichte und die Optik im Alltag bestimmen.

Wenn du Solarfenster-Angebote oder Presseankündigungen bewertest, ist daher eine einfache Faustregel hilfreich: Frage nicht zuerst nach dem Wirkungsgrad, sondern nach PCE und AVT gemeinsam (oder direkt nach LUE) und nach Messbedingungen. Wenn solche Angaben fehlen oder nur sehr grob bleiben, lässt sich die Alltagstauglichkeit schwer seriös einschätzen.

Ein Solarfenster ist nicht nur ein Energiebauteil, sondern vor allem ein Fenster. Das klingt banal, ist aber der Punkt, an dem viele Tech-Versprechen im Alltag scheitern oder plötzlich sehr teuer werden. Ein Fenster muss über Jahre dicht sein, optisch stabil bleiben und in Fertigung, Montage und Reinigung so funktionieren wie ein normales Bauteil. Gleichzeitig muss die elektrische Seite zuverlässig sein: Leitungen, Kontakte, Verschaltung, Brandschutz- und Sicherheitskonzepte gehören bei PV immer dazu.

Bei transparenten Konzepten kommen zusätzliche Designfragen hinzu. Wenn die Energieernte über eine Beschichtung läuft, muss sie robust gegen Feuchte, Sauerstoff und UV‑Belastung sein, ohne das Glas dauerhaft zu verfärben. Viele transparente und semitransparente PV‑Ansätze nutzen Materialklassen (zum Beispiel organische Schichten oder perowskitbasierte Absorber), die in der Forschung große Fortschritte machen, aber bei Langzeitstabilität empfindlicher sein können als klassische Silizium-Module. Deshalb betonen Reviews und Methodenpapiere immer wieder: Ohne belastbare Daten zu Degradation und Tests über längere Zeiträume bleibt die technische Bewertung unvollständig.

Auch thermisch kann ein Solarfenster „anders“ sein als normales Glas. Spektrale Konzepte, die infrarotes Licht stärker beeinflussen, können den Wärmehaushalt des Gebäudes verändern. Das kann positiv sein, etwa wenn weniger Wärme eingetragen wird und die Kühlung entlastet wird. Es kann aber auch Nebenwirkungen haben, wenn etwa winterliche solare Gewinne reduziert werden. Der Review in Energies (2022) ordnet genau solche Effekte in die Gebäudesimulation ein und zeigt, dass Fenster-PV nicht nur eine Stromfrage ist, sondern immer eine Bilanz aus Strom, Tageslicht und Heizen/Kühlen.

Was heißt das konkret für deine Alltagserwartung? Solarfenster sind am plausibelsten dort, wo (1) viel Glasfläche vorhanden ist, (2) die architektonische Funktion ohnehin hochwertig ist und (3) man den PV‑Teil als Zusatznutzen betrachtet, nicht als Ersatz für ein Dachsystem. In Büros, Hotels oder großen Fassaden kann selbst ein moderater Stromertrag interessant sein, weil die Fläche groß ist und der Strom direkt im Gebäude verbraucht werden kann. Für Privathäuser gilt oft: Wenn ein gutes Dach verfügbar ist, bleibt klassisches PV pro Fläche und Kosten in vielen Fällen die naheliegendere Lösung. Solarfenster können dann eher ein Ergänzungsbaustein sein, etwa an Fassaden mit ungünstiger Dachgeometrie oder dort, wo Gestaltung und Energiegewinnung gemeinsam geplant werden.

Perowskit-Solarzellen sind für Solarfenster besonders spannend, weil sie sich optisch „tunen“ lassen: Bandlücke, Schichtdicke und Stack-Design können so gewählt werden, dass ein Teil des Lichts durchgelassen wird. Ein BIPV-Review auf ScienceDirect (2022) beschreibt Perowskite explizit als Kandidaten für gebäudeintegrierte Anwendungen, weil sie hohe Laborwirkungsgrade und flexible Designs ermöglichen. Ergänzend zeigen Modellierungsarbeiten, wie stark bei semitransparenten Perowskit-Stacks optische Verluste durch transparente leitfähige Oxide (TCOs) und Reflexionen ins Gewicht fallen können. Das ist wichtig, weil Fenster-PV immer eine Kombination aus Optik, Leitfähigkeit und Stabilität ist.

Gleichzeitig bleibt Stabilität die große Hürde. Die in der Recherche erfassten Quellen nennen typische Stressfaktoren: Feuchte und Sauerstoff, Wärme und UV‑Belastung sowie Prozesse wie Ionwanderung, die langfristig Leistung kosten können. Es gibt deutliche Fortschritte: Ein 2024er Fachartikel berichtet über ein perowskitbasiertes Gerät, das über 596 Tage unter bestimmten Bedingungen als feuchtestabil beschrieben wird. Und in der Fachpresse wurden 2024 semitransparente Perowskit-Zellen mit hohen Laborwirkungsgraden (zum Beispiel 22,02 % laut einem PV‑Magazine‑Bericht) thematisiert. Solche Zahlen zeigen, wie schnell sich Forschungsergebnisse bewegen können. Für Gebäudeprodukte sind sie aber nur ein Teil der Wahrheit, weil Fenster in der Praxis über viele Jahre funktionieren müssen und Skalierung auf große Flächen zusätzliche Verluste bringt.

Wie nah ist die Technik am Markt? Ein interessanter „Realitätsanker“ sind öffentliche Förder- und Industrialisierungsdokumente. Für Ubiquitous Energy gibt es zum Beispiel einen offiziellen Beschluss im Umfeld eines EPIC‑Förderprogramms der California Energy Commission aus dem Jahr 2019. Solche Dokumente belegen nicht automatisch Serienreife, aber sie zeigen, dass Industrial-Scale‑Entwicklung und Partnerschaften verfolgt werden. Parallel fordert die wissenschaftliche Community Standards für Mess- und Reportingqualität, damit aus Laborrekorden verlässliche Produkte werden. Dazu passen Initiativen wie die Open-Access-Datenbank des NREL (Bericht 2022), die Performance- und Analyse-Daten für Perowskit-Zellen strukturiert zugänglich machen soll.

Für die nächsten Jahre ergeben sich drei plausible Szenarien: Erstens, Solarfenster etablieren sich als Nischenprodukt in premium Gebäudefassaden, wo Ästhetik und Zusatznutzen den Preis rechtfertigen. Zweitens, sie werden als Bestandteil von „funktionalem Glas“ gedacht, das neben Strom auch Sonnenschutz- und Komfortfunktionen übernimmt. Drittens, einzelne Technologien bleiben länger im Pilotstatus, weil Lebensdauer- und Zulassungsthemen schwerer sind als erwartet. Welches Szenario eintritt, hängt weniger an einem einzigen Rekordwert, sondern daran, ob Hersteller belastbare Daten zu großen Flächen, Degradation und Einbaukonzepten liefern.

Solarfenster sind keine Science-Fiction, aber auch kein einfacher Ersatz für klassische Solarmodule. Die Technik funktioniert grundsätzlich, nur ist der Spielraum durch Transparenz begrenzt. Wer Solarfenster beurteilen will, sollte nicht auf eine einzelne Effizienz-Zahl schauen, sondern Transparenz (AVT) und Stromausbeute gemeinsam bewerten, am besten über LUE und sauber dokumentierte Messbedingungen. Studien zeigen, dass es beeindruckende Laborwerte gibt, aber dass Skalierung, Vergleichbarkeit und vor allem Langzeitstabilität die echten Alltagshürden sind. Für viele Gebäude kann der Ansatz trotzdem sinnvoll sein, besonders bei großen Glasflächen, wenn der PV‑Anteil als Zusatznutzen geplant wird und nicht als alleinige Stromquelle.