Transparente Solarzellen im Glas nutzen spezifische optische und elektronische Strategien, um sichtbares Licht weitgehend durchzulassen und gleichzeitig Energie aus dem nicht sichtbaren Spektrum oder selektivem Bereich des sichtbaren Lichts zu gewinnen. Technisch lässt sich das Konzept in mehrere Ansätze gliedern: teiltransparente dünnschicht-Photovoltaik (z. B. organische oder perowskitbasierte Schichten), transparente leitfähige Oxide mit Mikrostrukturen oder Beschichtungen, die nur UV- und Infrarotanteile absorbieren, sowie transparente photovoltaische Beschichtungen, die als Fensterlaminat integriert werden. Die Herausforderung besteht darin, ausreichende Energieausbeute mit akzeptabler Lichtdurchlässigkeit, Farbneutralität und langfristiger Stabilität zu verbinden.

photovoltaics: Wie funktionieren transparente Zellen?

Transparente photovoltaische Systeme arbeiten oft selektiv: Sie absorbieren Wellenlängen außerhalb des sichtbaren Bereichs (UV/IR) oder nutzen sehr dünne aktive Schichten, die nur einen Teil des sichtbaren Spektrums absorbieren. Organische Solarzellen, Perowskite oder neuartige Farbstoffe können so formuliert werden, dass sie bei hoher Transmissionsrate trotzdem Photonen in elektrische Ladung umwandeln. Elektrische Kontakte werden meist als feinmaschige Leiter oder transparente leitfähige Oxide ausgeführt, um die visuelle Wahrnehmung nicht zu stören. Die resultierende Photospannung und Stromdichte liegen typischerweise niedriger als bei opaken Modulen, aber die Fläche an Gebäudeflächen bietet Kompensation.

glazing: Integration in Verglasungssysteme

Bei der Integration in Verglasungen ist die Verbundstruktur entscheidend: transparente PV-Schichten können als Teil eines Isolierglases (IGU) laminiert, als Beschichtung auf einer Außenscheibe oder als Zwischenlage mit Schutzfolien angebracht werden. Wichtig sind Optik, thermische Leistung und UV-Stabilität. Verglasungshersteller kombinieren die PV-Funktion mit standardmäßigen Isolations- und Sonnenschutzfunktionen, so dass U-Wert, g-Wert und Schallschutz nicht unverhältnismäßig leiden. Die Fertigung erfolgt meist in spezialisierten Produktionslinien, bei denen Tempern, Laminieren und Randversiegelung an die empfindlichen aktiven Schichten angepasst werden.

facade: Einsatz an Fassaden und strukturelle Aspekte

An Fassaden bieten transparente PV-Gläser die Möglichkeit, Energie dezentral zu erzeugen, ohne Sichtbeeinträchtigung, insbesondere bei niedrigeren Geschosszahlen oder lichtdurchfluteten Bereichen. Fassadensysteme müssen mechanische Lasten, Winddruck und Gebäudebewegungen aufnehmen; deshalb werden PV-Gläser in Pfosten-Riegel-Systeme, Vorhangfassaden oder als Teil vorgehängter hinterlüfteter Systeme installiert. Brandschutzklassifizierung, thermische Ausdehnung und statische Befestigung spielen eine große Rolle, ebenso wie die elektrische Verkabelung entlang der Fassadenunterkonstruktion und die Integration in Wechselrichter und Gebäudemanagementsysteme.

daylighting: Lichtqualität versus Effizienz

Ein zentrales Designziel ist die Balance zwischen Tageslichtqualität und Energieertrag. Transparente PV-Gläser können sichtbares Licht filtern und dennoch diffuses Tageslicht zulassen, was den visuellen Komfort verbessert. Allerdings nimmt mit steigender Lichtdurchlässigkeit meist die Energieausbeute pro Fläche ab. Praktische Systeme optimieren daher spektrale Selektivität – etwa UV/IR-Absorption – und nutzen gestaffelte Verglasungen oder Sonnenschutzparameter, um Blendung zu vermeiden. Die Wirkung auf Heiz- und Kühlbedarf des Gebäudes ist ebenfalls zu berücksichtigen, da verringerte solarer Wärmeeintrag Energie für Klimatisierung beeinflussen kann.

BIPV: Gebäudeintegrierte Photovoltaik und Systemleistung

Als Teil der BIPV-Familie integrieren transparente Solarzellen Architektur und Energieerzeugung. Kennzahlen wie spezifischer Energieertrag (kWh/m²) sind niedriger als bei herkömmlichen Modulen, aber sie erschließen zusätzliche Flächen. Effizienzgewinne ergeben sich durch optimierte Ausrichtung, Tageslichtmanagement und Kombination mit opaken PV-Modulen an weniger lichtsensitiven Bereichen. Lebensdauer, Degradationsraten und das Verhalten bei Diffuslicht sind entscheidend für die Energieprognose. Monitoring und Regelstrategien verbessern den tatsächlichen Nutzungsgrad in Gebäuden.

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Provider Name	Services Offered	Key Features/Benefits
Ubiquitous Energy	Transparente PV-Beschichtungen und Demonstrationsprodukte	Spektrale Selektivität, Beschichtungsansatz zur Nachrüstung
Onyx Solar	BIPV-Glaslösungen, maßgeschneiderte PV-Verglasungen	Integrierte Module, verschiedene Transparenzgrade, Referenzprojekte
Polysolar	Solarglas-Laminate und Glaskomponenten	Laminierte Lösungen für Fenster und Fassaden, Retrofit-Optionen
SolarWindow Technologies	Flüssigbeschichtete PV-Fensterlösungen	Flexible Auftragstechniken, Fokus auf Gebäudefassaden
Heliatek	Organische PV-Folien und BIPV-Produkte	Leichte, flexible Folien, einfache Integration auf Gebäudeflächen

In der Liste oben finden sich etablierte Anbieter und Forschungsnahe Unternehmen mit unterschiedlichen technologischen Ansätzen. Ihre Angebote umfassen Beratung, Produktion kundenspezifischer Gläser und Unterstützung bei der Integration.

installation: Montage, Wartung und Lebenszyklus

Die Installation erfordert abgestimmte Planung: elektrische Verschaltung, Brandschutzauflagen, Prüfungen auf Isolationsfestigkeit und mechanische Befestigung sind Standard. Wartung umfasst Reinigung, Sichtprüfung auf Delamination und elektrische Leistungskontrolle; austauschbare Module oder Scheiben erleichtern Servicefälle. Langzeitstabilität hängt von Materialien (Encapsulant, Randverbund), UV-Beständigkeit und thermischer Belastung ab. Für Tragwerks- und Elektroplaner gelten zusätzliche Normen; interdisziplinäre Planung reduziert Risiken und optimiert Energieertrag.

Schlussbemerkung: Transparente Solarzellen im Glas verbinden Architektur und Energieerzeugung, bieten innovative Optionen für Tageslichtnutzung und CO2-Reduktion, bringen aber technische Kompromisse zwischen Ästhetik, Effizienz und Lebensdauer mit sich. Projektbezogene Planung, Auswahl passender Materialien und Hersteller sowie Monitoring sind entscheidend für den langfristigen Erfolg.