Nanokristalle: Intelligente Fenster lassen Sonne rein und sperren Hitze aus

US-Forscher haben eine Fensterbeschichtung entwickelt, die das Aufheizen der Räume verhindern soll, gleichzeitig aber genügend Sonnenlicht hindurchlässt. Die Eigenschaften lassen sich unabhängig voneinander steuern. Möglich machen das winzige Kristalle im Nanometerbereich.

Artikel veröffentlicht am 15. August 2013, 9:02 Uhr, Andreas Donath

Neue Fensterbeschichtungen sollen dynamisch Hitze aussperren und Sonnenlicht passieren lassen. (Bild: Andreas Donath/Golem.de)

Forscher am Lawrence Berkeley National Laboratory haben ein Material aus einer dünnen Schicht von Nanokristallen entwickelt, die im Glas eingebettet sind. Damit lässt sich durch das Anlegen einer elektrischen Spannung die Durchsichtigkeit der Scheibe modifizieren. Das ist grundsätzlich nichts Neues - elektrochromatische Fenster gibt es schon lange. Im Gegensatz zu bisherigen Lösungen ermöglicht die Beschichtung allerdings, die aufheizende Infrarotstrahlung abzuhalten und gleichzeitig das sichtbare Licht auf Wunsch hindurchzulassen. Das soll nicht nur Energie sparen, sondern auch den Wohnkomfort erhöhen.

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Nanokristalle aus Indiumzinnoxid (blau) in einer gläsernen Matrix aus Niob-Oxid (grün) ergeben einen Verbundstoff, der durch das Anlegen einer elektrischen Spannung infrarotdurchlässig oder infrarotsperrend wird. (Bild: Berkeley Lab)

"In den USA wird die Hälfte der Energie auf Licht, Wärmeerzeugung und Kühlung unserer Gebäude verwendet", sagte die Chemikerin Delia Milliron am Berkeley Lab, die die Forschungsarbeiten leitet. "Beim Einsatz als Fensterbeschichtung kann unser neues Material große Auswirkungen die Energieeffizienz von Gebäuden haben."

Die Beschichtung aus einem neuen elektrochromatischen Material besteht aus winzigen Kristallen aus Indiumzinnoxid, die in einer gläsernen Struktur aus Niob-Oxid eingebettet sind.

Die Fensterbeschichtung kann unabhängig voneinander Infrarotstrahlung und sichtbares Licht blockieren oder hindurchlassen. So lässt sich Geld für die Kühlung von Gebäuden, aber auch für künstliche Beleuchtung sparen. Das Fenster kann sowohl dunkel geschaltet werden, um Wärme und Licht zu blockieren, als auch voll transparent gemacht werden.

Der Website Business Insider sagte die Wissenschaftlerin, dass die so beschichteten Fenster idealerweise an ein Steuersystem angeschlossen werden, das Helligkeit und Wärme misst und die Durchlässigkeit des Fensters dann entsprechend anpasst. Eine manuelle Eingriffsmöglichkeit sei aber wünschenswert.

Die Forscher haben ihre Arbeit im wissenschaftlichen Journal Nature unter dem Titel "Tunable near-infrared and visible light transmittance in nanocrystal-in-glass composites" veröffentlicht. Wann die Technik in den Handel kommt, ist noch nicht absehbar.