Photochrome Brillengläser lagen in den späten 1980er-Jahren im Trend. Sobald der Lichteinfall eine bestimmte Grenze überschritt, dunkelten die Gläser automatisch ab. Das sollte den Tragekomfort verbessern und eine separate Sonnenbrille überflüssig machen. In der Praxis funktionierten solche Brillen aber nur schlecht: Sie reagierten zu langsam und verliehen ihren Trägern zudem einen unschönen Mafia-Habitus. Doch die Grundidee, also das automatische Abdunkeln, besass durchaus Potenzial. Das zeigt die Popularität elektrochromer Fenster in manchen Märkten wie den USA oder Deutschland. Solche Fenster sind wie eine Batterie aufgebaut. Zwischen zwei Scheiben mit elektrochromen Schichten liegt in einer Art Sandwich-Konstruktion ein halbfester und gelartiger Ionenleiter. Auf Knopfdruck wird dieser unter Spannung gesetzt, was die optischen Eigenschaften des Fensters ändert. Während man bei «normalen» Fenstern eine Jalousie bedienen muss, ist diese im elektrochromen Fenster gleichsam eingebaut.
Doch die schicke Technik besitzt einen Nachteil. Die normalerweise verwendeten Flüssigelektrolyte können nach einigen Jahren zu Problemen führen. Bei einer nicht einwandfreien Versiegelung des Fensters kann das Material ausgasen. Dies beeinträchtigt die Funktion des Fensters und macht aufwendige Reparatur- oder Austauscharbeiten notwendig. Ein vermeidbares Übel, fand eine Forschungsgruppe an der EPFL. Sie erforscht neuartige elektrochrome Schichtsysteme, die auf festen Ionenleitern aufbauen. Anstelle der Sandwich-Konstruktion, wie sie für Flüssigelektrolyte üblich ist, strebt man einen vereinfachten Aufbau an. Alle Schichten sind als Stapel auf einer Glasscheibe aufgebracht. Zwischen zwei festen elektrochromen Schichten liegt ein ebenfalls fester Ionenleiter. Das Problem mit der Ausgasung ist damit gelöst, die Lebensdauer erhöht. Ebenso soll das neue Prinzip ein schnelleres und einfacheres «Umschalten» der Lichtdurchlässigkeit ermöglichen.
Intelligentes Abdunkeln
«Wir möchten das ganze System auf einer einzigen Fensterscheibe haben. So könnte man das elektrochrome Glas als äusserste Schicht eines mehrfachverglasten Fensters nutzen», führt Andreas Schüler aus. Er ist Forschungsgruppenleiter an der EPFL und führt die Bedeutung adaptiver Steuerungen aus. «Für uns Menschen ist die Verbindung zum Aussenraum und zum Tageslicht sehr wichtig. Wir merken zum Beispiel, wenn sich eine Wolke vor die Sonne schiebt. Zudem spüren wir die ungefähre Tageszeit, was dabei hilft, unsere biologische Uhr in Gang zu halten. Unser Lichtbedürfnis entspricht einer Bandbreite und keiner simplen ‹Ein/Aus›-Schaltung.» Deshalb soll die Lichtdurchlässigkeit möglichst fein gesteuert werden können. Das Ziel ist ein Fenster, das sich an das Umfeld anpassen und auf die Bedürfnisse der Benutzer Rücksicht nehmen kann. Wenn diese zum Beispiel jeden Nachmittag zwischen drei und vier von der Sonne geblendet werden, würde sich das Fenster automatisch etwas stärker verdunkeln.
Der vollständige Artikel ist in der Haustech-Ausgabe 7-8/2016 erschienen.