Fenster, die Strom erzeugen, ohne dass man es ihnen ansieht: Forscher der NTU Singapur haben genau das entwickelt. Ihre neue Perowskit-Solarzelle ist 10.000-mal dünner als ein menschliches Haar, lässt trotzdem 41 Prozent des Lichts durch und wandelt Sonnenlicht in Energie um. Damit könnten Gebäudefassaden künftig zu unsichtbaren Kraftwerken werden. Die Hintergründe.
Forscher der Nanyang Technological University (NTU) in Singapur haben eine neuartige Solarzelle vorgestellt. Sie soll etwa 10.000-mal dünner als ein menschliches Haar und rund 50-mal dünner als herkömmliche Perowskit-Zellen sein. Die für den Einsatz in Fenstern entwickelte, halotransparente Variante ist mit einer Dicke von 60 Nanometern speziell darauf optimiert, eine hohe Lichtdurchlässigkeit zu bieten.
Die Zelle lässt 41 Prozent des sichtbaren Lichts passieren. Gleichzeitig wandelt sie das einfallende Sonnenlicht mit einer Effizienz von 7,6 Prozent in elektrischen Strom um. Durch diese Eigenschaften ließe sich die Technologie künftig direkt in die Fensterscheiben von Gebäuden oder die Schiebedächer von Autos integrieren. Auch ein Einsatz in den Gläsern von Smart-Brillen wäre denkbar, um die integrierte Elektronik mit Energie zu versorgen.
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Wie die hauchdünnen Fenster-Solarzelle hergestellt wird
Für die Produktion nutzen die Wissenschaftler ein Verfahren namens thermische Verdampfung. Dabei erhitzen sie die Ausgangsmaterialien in einer Vakuumkammer, bis diese verdampfen. Der entstehende Dampf setzt sich anschließend als feiner, gleichmäßiger Film auf einer vorgegebenen Oberfläche ab. Diese Methode verzichtet auf giftige Lösungsmittel und reduziert Fehler im Material, was die Stromausbeute deutlich verbessert.
Ein entscheidender Vorteil der Perowskit-Zellen ist ihre Fähigkeit, auch bei indirektem und diffusem Licht Strom zu erzeugen. Dies macht sie besonders für dicht bebaute städtische Umgebungen mit häufiger Bewölkung interessant. Laut Schätzungen könnte die Ausstattung eines großen Bürogebäudes mit dieser Fenstertechnik den jährlichen Strombedarf von etwa 100 Wohnungen decken. Bislang bleiben vertikale Gebäudeflächen für die urbane Energiegewinnung meist ungenutzt.
Warum Städte am meisten profitieren
Die nahtlose Integration in die moderne Architektur könnte städtische Gebäude langfristig von reinen Energieverbrauchern zu aktiven Stromerzeugern machen. Dies würde dabei helfen, direkt vor Ort saubere Energie zu generieren, ohne zusätzliche Landflächen zu beanspruchen. Die leitende Forscherin Annalisa Bruno von der NTU Singapur erklärte dazu:
Die bebaute Umwelt ist für rund 40 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs verantwortlich, sodass Technologien, die Gebäudeoberflächen nahtlos in stromerzeugende Anlagen verwandeln, zunehmend an Dringlichkeit gewinnen. Unsere Perowskit-Solarzellen bieten deutliche Vorteile, da sie mit einfachen Prozessen bei relativ niedrigen Temperaturen hergestellt werden können.
Wann kommt die Fenster-Solarzelle auf den Markt?
Aktuell verhandeln die Forschenden mit Industrieunternehmen, um den genutzten Herstellungsprozess zu standardisieren. In den nächsten Schritten müssten die Stabilität und die Haltbarkeit der Solarzellen über längere Zeiträume getestet werden. Erst wenn diese Eigenschaften auch auf großen Flächen verlässlich nachgewiesen sind, wäre eine breite kommerzielle Nutzung möglich. Ein Patent für die neuartige Struktur der hauchdünnen Perowskit-Filme wurde bereits angemeldet.
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