Forschende der Nanyang Technological University in Singapur haben eine Solarzelle entwickelt, die fast unsichtbar ist – und dennoch Strom liefert. Ein Blick hinter die Laborergebnisse.

Stellen Sie sich vor, die riesigen Glasfassaden moderner Bürotürme würden nicht nur Licht hereinlassen, sondern gleichzeitig Energie erzeugen – ohne dass man ihnen ansieht, dass sie mehr sind als gewöhnliche Fenster. Genau an diesem Punkt arbeitet ein Team um Professorin Annalisa Bruno an der NTU Singapur. In einer aktuellen Studie, veröffentlicht im Fachjournal ACS Energy Letters, zeigen die Wissenschaftler, wie extrem dünne Solarzellen aus einem Material namens Perowskit hergestellt werden können – so dünn, dass sie auf Glas kaum auffallen.

Ein Material, das Licht durchlässt und nutzt

Perowskit ist kein exotischer Kunststoff, sondern eine Klasse von Kristallstrukturen, die sich in der Photovoltaikforschung seit einigen Jahren einen Namen macht. Anders als herkömmliche Silizium-Solarzellen, die opak sind und vergleichsweise dicke Schichten benötigen, kann Perowskit in hauchdünnen Filmen aufgetragen werden. Die NTU-Gruppe nutzt dafür ein Verfahren namens thermische Verdampfung: In einer Vakuumkammer werden die Ausgangsstoffe erhitzt, bis sie verdampfen, und setzen sich dann als gleichmäßige, nur zehn Nanometer dünne Schicht auf einer Glasoberfläche ab. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist etwa achttausendmal dicker.

Das Besondere an dieser Methode ist, dass sie ohne giftige Lösungsmittel auskommt und sich theoretisch im industriellen Maßstab umsetzen ließe. Und die Forscher können steuern, wie viel Licht die Zelle durchlässt – je nach Anforderung an das spätere Fenster.

Was die Zahlen wirklich aussagen

Ein Wirkungsgrad von 7,6 Prozent klingt auf den ersten Blick nicht überwältigend, vor allem wenn man ihn mit den 20 bis 24 Prozent kommerzieller Siliziummodule vergleicht. Aber dieser Vergleich hinkt. Bei einem Fenster steht nicht die maximale Energieausbeute im Vordergrund, sondern die Transparenz. Ein Dach kann man komplett mit schwarzen Modulen belegen – ein Fenster muss durchsichtig bleiben. Dass die Perowskit-Zellen überhaupt Strom liefern, während sie noch rund 41 Prozent des einfallenden Lichts passieren lassen, ist aus Sicht der Forschung ein beachtlicher Wert.

Die Rechnung der NTU-Wissenschaftler geht deshalb in eine andere Richtung: Nehmen wir ein großes Glasgebäude im Finanzdistrikt Singapurs. Dessen Fensterflächen sind so enorm, dass selbst eine vergleichsweise niedrige Effizienz pro Quadratzentimeter in der Summe mehrere hundert Megawattstunden pro Jahr ergeben könnte – genug, um gut hundert Haushalte mit Strom zu versorgen.

Hinzu kommt ein weiterer Vorteil: Die Zellen arbeiten auch bei diffusem Licht, also an bewölkten Tagen oder sogar in Innenräumen. Das macht sie interessant für Regionen mit weniger intensiver Sonneneinstrahlung und für Gebäude, deren Fenster nicht den ganzen Tag in der prallen Sonne hängen.

Noch nicht reif für den Alltag

So vielversprechend die Laborergebnisse klingen – bis zur Serienreife ist es ein weiter Weg. Das größte Hindernis ist die Haltbarkeit. Perowskit reagiert empfindlich auf Feuchtigkeit und Wärme. Wer schon einmal ein Fenster putzen musste, weiss, dass Glasflächen genau diesen Bedingungen ausgesetzt sind. Die Forschung an stabileren Varianten des Materials läuft weltweit, aber eine Lösung ist noch nicht in Sicht.

Auch die Frage der Farbneutralität ist nicht abschliessend geklärt. Die aktuellen Zellen verleihen dem Glas einen leichten Farbstich. Das mag in manchen architektonischen Kontexten als Gestaltungsmerkmal durchgehen, in anderen wäre es ein Ausschlusskriterium. Die NTU-Gruppe arbeitet bereits mit Industriepartnern zusammen, um das Herstellungsverfahren auf grössere Flächen zu übertragen und zu standardisieren. Ein Patent wurde angemeldet.

Ein Baustein unter vielen

Wer jetzt denkt, transparente Solarzellen würden bald die Energiewende allein stemmen, wird enttäuscht. Aber darum geht es nicht. Städte sind für rund 40 Prozent des globalen Energieverbrauchs verantwortlich – und ein grosser Teil davon entfällt auf Gebäude. Die Idee, ohnehin vorhandene Flächen wie Fensterfronten oder Fassaden ohne zusätzlichen Platzbedarf und ohne Eingriff ins Stadtbild energetisch zu nutzen, ist aus urbanistischer Sicht elegant.

Die Arbeit der NTU zeigt vor allem eines: Die Kluft zwischen dem, was im Labor möglich ist, und dem, was eines Tages in der Gebäudetechnik stecken könnte, wird kleiner. Ob es am Ende das Perowskit-Fenster sein wird oder ein anderes Material – die Richtung stimmt. Fenster, die Strom produzieren, sind keine Science-Fiction mehr. Sie sind ein plausibler Baustein einer Infrastruktur, die künftig in Oberflächen integriert sein wird: in Fahrzeugscheiben, in Glasfassaden, vielleicht irgendwann sogar in Brillengläsern. Wann genau der Schritt aus dem Labor in die Serie gelingt, ist offen. Aber er ist näher gerückt.

Quellen: NTU Singapore (Pressemitteilung, Mai 2026), ACS Energy Letters, The Engineer, EurekAlert. Die genannten Wirkungsgrade und Leistungswerte beziehen sich auf Laborbedingungen; unter realen Einsatzbedingungen können sie abweichen.

Ressourcenhunger hinter der Kilowattstunde

Wer ein Gigawatt Solarleistung installiert, glaubt häufig, einen reinen Beitrag zur Energiewende zu leisten. Doch die Produktion dieser Kapazität verschlingt gewaltige Mengen an Rohstoffen. Rund 18,5 Tonnen Silber, 3400 Tonnen Polysilizium sowie über 10.000 Tonnen Aluminium sind notwendig – Materialien, deren Abbau und Verarbeitung keineswegs emissionsfrei vonstattengehen. Allein die Herstellung des Polysiliziums erfordert tausende Tonnen Quarz, Kohle, Petrolkoks, Holzkohle sowie Holzspäne. Das sind Rohstoffe, die in der öffentlichen Wahrnehmung der Photovoltaik kaum vorkommen.

Energieintensive Produktionskette im Detail

Besonders augenfällig ist der Energieaufwand für die Metallgewinnung. Die Raffination des benötigten Silbers schluckt etwa 4600 Megawattstunden Strom – das entspricht dem jährlichen Bedarf von 400 amerikanischen Durchschnittshaushalten. Noch dramatischer fällt die Bilanz für das Aluminium aus: Fast zwei Millionen Gigajoule Energie fließen in seine Herstellung, genug, um mehr als 100.000 Haushalte ein ganzes Jahr lang mit Strom zu versorgen. Diese Zahlen zeigen, dass Solaranlagen mit einem immensen “fossilen” Energieinput erkauft werden – zumindest solange die Stromerzeugung für die Materialproduktion überwiegend aus konventionellen Quellen stammt.

Die unbequeme Realität der grünen Technologie

Am Ende des Produktionsprozesses steht ein Solarmodul, dessen Stromerzeugung als klimaneutral gilt. Doch die Herstellungskette selbst ist alles andere als sauber. Genau diesen Widerspruch thematisieren Befürworter der erneuerbaren Energien nur selten. Es ist eine Realität, die nicht ins einfache Narrativ von „gut gegen böse“ passen will. Das bedeutet nicht, dass Solarenergie abzulehnen wäre – wohl aber, dass eine ehrliche Diskussion über die ökologischen Kosten ihrer Herstellung notwendig ist. Nur wer die gesamte Wertschöpfungskette betrachtet, kann langfristig wirklich nachhaltige Energiepolitik betreiben.

In einer kleinen niederländischen Stadt bei Utrecht hat ein unscheinbares Experiment begonnen, unsere Vorstellung davon, was eine Straße leisten kann, grundlegend zu verändern. Statt nur eine Verbindung zwischen zwei Orten zu sein, produziert ein Radweg hier aktiv Strom. Möglich macht das eine Technologie, die Solarenergie direkt in den Straßenbelag integriert.

Wie ein Radweg zur Solaranlage wird

Das Projekt SolaRoad startete 2014 in Krommenie, nordwestlich von Amsterdam. Die Grundidee: Eine herkömmliche Asphaltfläche wird durch spezielle Module ersetzt, in denen sich Solarzellen befinden. Diese Zellen sind ähnlich wie bei Solardächern, aber hier werden sie von einer robusten Schicht aus gehärtetem Glas geschützt. Das Glas ist nur etwa einen Zentimeter dick, durchsichtig und so behandelt, dass es auch bei Regen rutschfest bleibt.

Darunter liegt eine Betonbasis, die die Module stabilisiert. Die Solarzellen wandeln Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um – ganz egal, ob Radfahrer, Fußgänger oder sogar kleine Lieferfahrzeuge darüber fahren. Die erzeugte Energie wird nicht zwischengespeichert, sondern direkt ins öffentliche Stromnetz eingespeist.

Die ersten Ergebnisse – kleine Fläche, große Wirkung

Obwohl der erste Abschnitt nur etwa 70 Meter lang war, überraschte er schnell mit seiner Leistung. Bereits nach sechs Monaten hatte der Radweg 3.000 Kilowattstunden produziert – das reicht, um einen kleinen niederländischen Haushalt ein ganzes Jahr lang zu versorgen. Im ersten vollen Betriebsjahr waren es sogar 9.800 Kilowattstunden, genug für drei Haushalte.

Zum Vergleich: Eine normale Solaranlage auf einem Einfamilienhaus produziert in den Niederlanden im Jahr durchschnittlich 3.000 bis 4.000 Kilowattstunden. Das zeigt, dass selbst eine vergleichsweise kurze Radstrecke erhebliche Energiemengen liefern kann, wenn die Bedingungen stimmen.

Verbesserungen und technische Herausforderungen

2016 wurde die Strecke verlängert und die Beschichtung überarbeitet, um die Haltbarkeit zu erhöhen. Eine große Herausforderung war die Positionierung der Solarmodule: Auf Dächern werden Solarpaneele so ausgerichtet, dass sie möglichst lange direktes Sonnenlicht erhalten. Ein Radweg liegt jedoch flach, und die Sonneneinstrahlung ist daher weniger optimal. Außerdem lagert sich im Freien Schmutz an – Laub, Staub oder Schnee mindern die Leistung deutlich.

Ein weiteres Problem war die mechanische Belastung: Auch wenn Radfahrer vergleichsweise leicht sind, führt die ständige Nutzung zu winzigen Kratzern und Abnutzungen, die sich über Jahre summieren. In Krommenie kam es schließlich zu Delaminierungen, bei denen sich die oberste Glasschicht teilweise vom Untergrund löste.

Rückschläge und Neubeginn

Nach mehreren Jahren Betrieb wurde deutlich, dass die Reparaturkosten hoch und die Lebensdauer der Module begrenzt waren. 2020 wurde der ursprüngliche Belag in Krommenie durch normalen Asphalt ersetzt. Dennoch war das Projekt kein Misserfolg – es lieferte wertvolle Erkenntnisse für neue Bauweisen und bessere Schutzschichten.

2021 ging ein weiterer, deutlich längerer Solarradweg in Maartensdijk in Betrieb – wieder mit verbesserter Technik und als größter seiner Art weltweit. Hier setzt man auf stabilere Oberflächen und effizientere Solarzellen, um die Stromausbeute zu steigern und Wartungskosten zu senken.

Warum diese Idee wichtig bleibt

Auch wenn ein Solarradweg noch nicht so effizient und günstig ist wie klassische Dachanlagen, bleibt die Grundidee spannend: Flächen, die wir ohnehin täglich nutzen, können gleichzeitig Infrastruktur und Energiequelle sein. In einer Zukunft, in der jede freie Fläche zur Erzeugung erneuerbarer Energie beitragen könnte, sind Projekte wie SolaRoad ein wichtiger Schritt, um Technologien zu testen und weiterzuentwickeln.

Mit jedem dieser Experimente lernen Ingenieure mehr darüber, wie sich unsere Städte in multifunktionale, nachhaltige Lebensräume verwandeln lassen – wo selbst der Weg zur Arbeit nicht nur Energie verbraucht, sondern auch welche liefert.

Weiterführende Links

• Wikipedia – SolaRoad-Projekt (mit Daten zu Betrieb und Rückbau)
• SolaRoad – General & Hintergrundinformationen
• Entwicklung und Hintergrund (The Idea)
• E&T Magazine – Frühe Technikdetails
• pv-magazine – Eröffnung des ersten Abschnitts

Foto: KI-Bild