AUDIO: Transparente Solarmodule – Die Fenster der Zukunft (2 Min)
Erneuerbare Energie
Stand: 25.08.2026 18:00 Uhr
Vor zehn Jahren präsentierten Forschende der Universität Leipzig eine Solarzelle, die nahezu unsichtbar Strom erzeugen konnte. Die Besonderheit: Sie absorbierte ausschließlich ultraviolettes Licht und ließ den sichtbaren Teil des Sonnenlichts weitgehend passieren. Die Vision dahinter war ebenso einfach wie faszinierend: Fenster, Fassaden oder Displays könnten zu Stromerzeugern werden, ohne ihre Transparenz zu verlieren.
Nun ist die Technologie einen wichtigen Schritt näher an die Praxis gerückt. Ein Forschungsteam der Universität Freiburg und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) hat semitransparente Photovoltaikmodule entwickelt, die nicht nur hohe Transparenz und einen für solche Module guten Wirkungsgrad verbinden, sondern auch mit industrienahen Fertigungsverfahren hergestellt werden können.
Transparenz und Stromertrag im Gleichgewicht
Bei transparenten Solarzellen besteht seit jeher ein Zielkonflikt: Je mehr Licht durch die Zelle hindurchgelassen wird, desto weniger Energie kann in Strom umgewandelt werden. Die Freiburger Forschenden konnten diesen Kompromiss nun deutlich verbessern. Ihre organischen Solarmodule erreichen eine durchschnittliche Lichtdurchlässigkeit von 43,2 Prozent im sichtbaren Bereich. Bei einer Sonnenbrille entspräche das in etwa Filterkategorie 1, das sind helle bis mittlere Filter.
Organische, semi-transparente Photovoltaik ist besonders für Anwendungen in der Bauwerkintegrierten- und Agri-Photovoltaik interessant, etwa an Fassaden oder auf Gewächshäusern.
Die Module besitzen eine Fläche von rund 210 Quadratzentimetern und sind damit wesentlich größer als viele bisherige Demonstratoren aus dem Labor. Sie erzielen einen Wirkungsgrad von bis zu 9,26 Prozent. Herkömmliche Siliziummodule haben Wirkungsgrade von über 20 Prozent, lassen aber praktisch kein Licht durch.
Veröffentlicht wurden die Ergebnisse im Fachjournal Joule. Die Forschenden bezeichnen insbesondere die Kombination aus Transparenz, Effizienz und skalierbarer Herstellung als wichtigen Fortschritt auf dem Weg zur industriellen Nutzung.
Der eigentliche Durchbruch steckt im Herstellungsprozess
Für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ist jedoch nicht allein die Leistungsfähigkeit der Module entscheidend. Der eigentliche Fortschritt liegt darin, dass sämtliche funktionalen Schichten mit Verfahren aufgebracht wurden, die sich prinzipiell für die industrielle Massenproduktion eignen.
Zum Einsatz kamen sogenannte Sputterverfahren sowie die Slot-Die-Beschichtung. Letztere ähnelt dem kontinuierlichen Beschichten großer Flächen und wird bereits in verschiedenen Industriezweigen genutzt. Viele Rekordergebnisse bei Solarzellen entstehen bislang im Labormaßstab mit aufwendigen Methoden, die sich nur schwer auf große Flächen übertragen lassen. Genau diese Hürde wollen die Forschenden nun überwinden.
Auch flexible Module auf Kunststofffolien wurden bereits erfolgreich demonstriert. Nach mehr als 1.200 Biegezyklen behielten sie ihre ursprüngliche Leistung vollständig bei. Solche biegsamen Solarzellen werden auch an der TU Chemnitz erforscht und in Dresden bereits hergestellt. Sie können einfach gedruckt werden.
Video:
Biegsame Solarpanele – Klima-Revolution aus Dresden (4 Min)
Sputterverfahren und Slot-Die-Beschichtungen
Für die Herstellung transparenter Solarzellen kommen unterschiedliche Beschichtungsverfahren zum Einsatz. Transparente leitfähige Schichten werden häufig mittels Sputterverfahren erzeugt, bei dem in einer Vakuumkammer Atome aus einem Ausgangsmaterial herausgelöst und als extrem dünner Film auf Glas oder Kunststoff aufgebracht werden. Die lichtaktiven Schichten hingegen können durch Slot-Die-Beschichtung hergestellt werden. Dabei wird eine flüssige Materiallösung über einen schmalen Schlitz gleichmäßig auf das Trägermaterial aufgetragen und anschließend getrocknet. Die Kombination beider Verfahren ermöglicht eine präzise, effiziente und kostengünstige Herstellung transparenter Solarzellen für Anwendungen wie solaraktive Fenster oder Fassaden.
Anwendungsfelder: Fenster, Fassaden, Gewächshäuser, Autodächer
Semitransparente organische Photovoltaik gilt als aussichtsreiche Technologie für die gebäudeintegrierte Energiegewinnung. Denkbar sind Fensterflächen, die gleichzeitig Tageslicht durchlassen und Strom erzeugen. Auch Gewächshäuser könnten profitieren. Organische Solarzellen lassen sich so gestalten, dass sie vor allem bestimmte Spektralbereiche des Sonnenlichts nutzen, während für das Pflanzenwachstum wichtige Wellenlängen weiterhin durchgelassen werden.
Feldversuch
In Ebendorf wollen Forscher der Uni Magdeburg erproben, wie sich erneuerbare Stromerzeugung und Heizen viel effizienter miteinander kombinieren lassen. Ziel ist, verfügbare Energie zu 100 Prozent auszunutzen.
Die Freiburger Forschenden gehen davon aus, dass künftig sogar Transparenzwerte von deutlich über 50 Prozent erreichbar sein könnten. In Anwendungsfällen, bei denen getönte Gläser erwünscht sind – zum Beispiel in Autodächern und Fassadenelementen – kann eine geringere Transparenz dagegen sogar von Vorteil sein.
Die Wurzeln liegen in Leipzig
Dass transparent wirkende Solarzellen heute als realistische Option für Gebäude und andere Anwendungen gelten, hat auch mit Grundlagenforschung aus Leipzig zu tun. Dort stellten die Wissenschaftler Robert Karsthof (damals Doktorand) und Martin Grundmann bereits 2016 eine nahezu transparente Solarzelle vor.
So sah sie aus: Diese transparente Solarzelle wurde von Marius Grundmann und Robert Karsthof entwickelt.
Die Leipziger Entwicklung basierte auf einer Kombination aus Nickeloxid und Zinkoxid. Anders als klassische Solarzellen nutzte sie ausschließlich ultraviolette Strahlung zur Stromerzeugung. Da UV-Licht nur einen kleinen Teil des Sonnenspektrums ausmacht, waren die Wirkungsgrade zwar noch vergleichsweise gering. Die Arbeit zeigte jedoch erstmals eindrucksvoll, dass photovoltaische Stromerzeugung und optische Transparenz miteinander vereinbar sind. Die damalige Studie gilt als wichtiger Forschungsbaustein auf dem Weg zu transparenten Energiefenstern.
Energie und Wärme aus einem Modul
Welches Potenzial organische Photovoltaik noch besitzt, zeigt ein anderes Projekt aus Leipzig. Dort entwickelte Daniel Erhardt in seiner Bachelorarbeit an der HTWK einen fassadenintegrierten Photovoltaik-Thermie-Kollektor (PVT-Kollektor) für industrielle Anwendungen. Was ein wenig sperrig klingt, ist nichts anderes als ein Modul, dass gleichzeitig Solarenergie und Wärme erzeugt. Der Strom fließt ins Netz, die Wärme über einen Lufttauscher zum Beispiel in Heizungen.
Dabei wurden bewusst organische Photovoltaikmodule eingesetzt, da sie auf umweltschädliche Materialien wie Blei, Cadmium und Silizium verzichten. Die Module wurden dabei so konstruiert, dass sie in die trapezförmigen Metallfassaden passen, wie sie in vielen Industriehallen verbaut sind. Reif für die Praxis.
gp/pm/Fraunhofer ISE/Uni Leipzig/HTWK