Solarforschungsinstitut in Freiburg · 23. OKTOBER 2026

Tobi Kellner / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Wie das Fraunhofer ISE seit 1981 die Solarforschung in Deutschland prägt

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg stellt Wirkungsgradrekorde auf, betreibt die Datenplattform Energy-Charts und rechnet Wege zur Klimaneutralität durch. Ende 2025 arbeiteten dort 1.366 Menschen.

VON MARTIN JENDRISCHIK · 9 Min. LESEN

Am 1. Juli 1981 gründete der Physiker Adolf Goetzberger in Freiburg mit 24 Forschenden ein Institut, das sich ganz der Sonnenenergie widmen sollte. Heute zählt sich das Fraunhofer ISE auf seiner Geschichtsseite zu den weltweit größten Solarforschungsinstituten. Die Forschenden arbeiten nach eigener Darstellung auf eine Energieversorgung aus 100 Prozent erneuerbaren Energien hin.

Das Institut gehört zur Fraunhofer-Gesellschaft, dem Dach für angewandte Forschung in Deutschland. Ein Kuratorium, unter anderem mit Vertreter*innen aus Industrie und Bundesministerien, begutachtet die Projekte und berät Institutsleitung und Fraunhofer-Vorstand zum Arbeitsprogramm. Sein Geld wirbt das Fraunhofer ISE überwiegend mit Forschungsprojekten ein, die Grundfinanzierung macht nur einen kleineren Teil aus.

Wie groß das Fraunhofer ISE ist und wer es leitet

Am 31. Dezember 2025 beschäftigte das Fraunhofer ISE 1.366 Menschen, wie die Seite Daten und Fakten ausweist. 806 von ihnen arbeiteten nach dem Tarifvertrag des öffentlichen Dienstes, 348 als wissenschaftliche Hilfskräfte und 105 als Studierende. 2023 hatte das Institut noch 1.492 Beschäftigte gezählt.

Auch das Budget ist geschrumpft. Erträge und Ausgaben lagen 2025 bei 132,6 Millionen Euro, nach 157,8 Millionen Euro im Jahr 2024. Den größten Posten stellen Projekte von Bund und Land Baden-Württemberg, dazu kommen Industrieaufträge, Grundfinanzierung der Fraunhofer-Gesellschaft und EU-Mittel.

Institutsleiter Andreas Bett beschreibt die Lage im Jahresbericht 2025/26 offen. Die Kürzungen der öffentlichen Energieforschungsförderung aus dem Jahr 2024 spüre das Institut mit Verzögerung, Arbeitsverträge seien ausgelaufen und Personal abgebaut worden. Für 2026 kündigt Bett eine Konsolidierung an, mit solider Finanzierung und mehr Industrieaufträgen.

Seit Oktober 2025 leitet Bett das Institut allein. Von 2017 an hatte er es gemeinsam mit Hans-Martin Henning geführt, der zum 1. Oktober 2025 in den Ruhestand ging. Henning hatte von 2020 bis 2025 auch den Expertenrat für Klimafragen der Bundesregierung geleitet. Stellvertreter ist Elias Frei, zugleich Bereichsleiter Wasserstofftechnologien, so die Seite der Institutsleitung mit Stand Oktober 2026.

Wissenschaftlich gliedert sich das Fraunhofer ISE in vier Bereiche: Photovoltaik, Strom, Wärme und Gebäude sowie Wasserstofftechnologien. Nach außen tritt es mit acht Geschäftsfeldern auf, von Solarzellen über Batteriespeicher bis zur klimaneutralen Wärme. In Halle betreibt es mit dem Schwesterinstitut IMWS das Center für Silizium-Photovoltaik CSP, in Santiago de Chile forscht es mit chilenischen Universitäten.

Wie das Institut 1981 mit 24 Forschenden begann

Goetzberger leitete bei der Gründung bereits das Freiburger Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik. 1983 entwickelte das Team des Fraunhofer ISE einen vollelektronischen Wechselrichter für netzferne Photovoltaikanlagen, 1989 nahm es ein Reinraumlabor für hocheffiziente Solarzellen in Betrieb.

1992 weihten die Freiburger das erste energieautarke Solarhaus Deutschlands ein. Darin arbeitete erstmals ein Brennstoffzellensystem in einem Wohnhaus, gespeist von einem am Institut entwickelten Elektrolyseur.

Auf Goetzberger folgten Joachim Luther von 1993 bis 2006 und Eicke Weber von 2006 bis 2016. 2006 eröffnete das Fraunhofer ISE mit dem PV-TEC eine Forschungsfabrik für Solarzellen im Produktionsmaßstab. 2012 erhielt Bett den Deutschen Umweltpreis für die Konzentrator-Photovoltaik. 2014 bekam das Institut den mit 1,5 Millionen US-Dollar dotierten Zayed Future Energy Prize.

Welche Wirkungsgradrekorde das Fraunhofer ISE aufgestellt hat

Die spektakulärsten Werte erzielt das Institut mit Mehrfachsolarzellen aus sogenannten III-V-Halbleitern wie Galliumarsenid. Solche Zellen stapeln mehrere Schichten, von denen jede einen anderen Teil des Sonnenlichts in Strom umwandelt. Linsen bündeln das Licht dabei auf Zellen von wenigen Quadratmillimetern.

2009 erreichte das Fraunhofer ISE so erstmals 41,1 Prozent bei 454-fach konzentriertem Sonnenlicht. Am 30. Mai 2022 meldete es eine Vierfachsolarzelle mit 47,6 Prozent bei 665-facher Konzentration, nach eigenen Angaben damals die effizienteste Solarzelle der Welt. Die Schichtstruktur hatte das Institut 2016 mit dem französischen Halbleiterhersteller Soitec entwickelt. Den Sprung von 46,1 Prozent schaffte das Team mit einer neuen Antireflexschicht.

Auch beim Silizium, dem Material fast aller Dachanlagen, holte das Fraunhofer ISE Rekorde nach Freiburg. 2015 maß es für eine beidseitig kontaktierte Siliziumzelle erstmals 25,1 Prozent, 2017 für multikristallines Silizium 21,9 Prozent. Solche Werte gelten für kleine Laborzellen, im fertigen Modul liegt der Wirkungsgrad stets niedriger.

Ein Modulkonzept des Fraunhofer ISE mit kleinen Konzentratorzellen erreicht laut Jahresbericht 2025/26 einen Wirkungsgrad von 36 Prozent. Es nutzt nur direktes Sonnenlicht und eignet sich daher vor allem für sonnenreiche Länder.

Wie das Fraunhofer ISE Perowskit-Tandemzellen in die Fabrik bringen will

Silizium allein stößt an eine physikalische Grenze. Legt man eine nur 500 Nanometer dünne Perowskit-Zelle auf eine Siliziumzelle, steigt das theoretische Limit von 29,4 auf 43,3 Prozent, rechnet das Institut vor. Wie die beiden Schichten zusammenarbeiten und wie haltbar sie sind, erklärt der Überblick zur Perowskit-Tandemzelle.

Am 31. Januar 2024 stellte das Fraunhofer ISE mit dem britischen Hersteller Oxford PV ein Tandemmodul im Industrieformat vor. Es leistet 421 Watt auf 1,68 Quadratmetern, ein Wirkungsgrad von 25 Prozent bezogen auf die belichtete Fläche. Die Zellen darin kamen aus der Oxford-PV-Fabrik in Brandenburg und erreichten einzeln 26,8 Prozent.

Im Labor sind die Freiburger weiter. Mit einer sogenannten Hybridroute, die Aufdampfen im Vakuum und Abscheiden aus Lösung kombiniert, erzielten sie mehr als 33 Prozent. In einer internationalen Kooperation steigerten Forschende den Wert durch Passivierung der Grenzflächen auf 33,1 Prozent und veröffentlichten das in der Fachzeitschrift Science.

Am 5. Mai 2026 eröffnete das Fraunhofer ISE das Labor Pero-Si-SCALE. Dort können Hersteller neue Tandemdesigns auf Wafer bis 210 mal 210 Millimeter hochskalieren. „Die Photovoltaik ist noch lange nicht ‚auserforscht‘“, sagte Photovoltaik-Bereichsleiter Stefan Glunz zur Eröffnung.

Auch andere Institute arbeiten an der Technik. Das Helmholtz-Zentrum Berlin meldet Rekorde mit solchen Zellen (mehr dazu: Tandemsolarzelle erreicht Rekordwirkungsgrad) und tauscht Materialien in der Perowskit-Schicht aus (mehr dazu: Carboran statt Fulleren). Früher sei die Konkurrenz eher aus den USA gekommen, heute vor allem aus China, sagt Bett im Jahresbericht.

Was die Energy-Charts über den deutschen Strommix zeigen

Am 2. Juli 2014 schaltete das Fraunhofer ISE die Plattform Energy-Charts frei. Dort sieht jeder kostenlos, wie viel Strom konventionelle und erneuerbare Quellen erzeugen und wie viel Deutschland importiert und exportiert. Projektleiter Bruno Burger führt dafür Daten aus mehreren neutralen Quellen zusammen.

Seit einer Überarbeitung im September 2020, gefördert von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt, finden Nutzer dort auch Börsenstrompreise und den CO₂-Preis. Dazu kommt die Residuallast, also der Teil des Verbrauchs, den Erneuerbare nicht decken. Den Anteil der Erneuerbaren an der Erzeugung weist das Institut viertelstündlich aus.

Auch Haushalte können die Daten nutzen. Wer einen dynamischen Stromtarif nutzt, kann auf der Plattform nachverfolgen, wann der Börsenpreis fällt. Für die Energy-Charts erhielt Burger den Preis „Goldener Baum“, wie der Jahresbericht 2025/26 festhält. Bett würdigt dort, dass die Plattform Fakten statt Falschmeldungen zur Energiewende bereitstellt.

Welche Studien des Fraunhofer ISE die Energiewende durchrechnen

Seit Dezember 2010 vergleicht das Fraunhofer ISE regelmäßig, was Strom aus neuen Kraftwerken kostet. In der aktuellen Studie Stromgestehungskosten vom Juli 2024 kostet Strom aus großen Solarparks im Süden 4,1 bis 5,0 Cent je Kilowattstunde. Im Norden sind es 5,7 bis 6,9 Cent. Windstrom an Land kostet 4,3 bis 9,2 Cent, Strom aus neuen Gas-und-Dampf-Kraftwerken 10,9 bis 18,1 Cent.

Neue Kernkraftwerke setzt die Studie mit 13,6 bis 49,0 Cent an, Folgekosten und Endlagerung nicht eingerechnet. Photovoltaik mit Batteriespeicher liegt bei 6,0 bis 22,5 Cent. Alle Werte sind real mit Bezugsjahr 2024 gerechnet und wegen der Inflation höher als in früheren Ausgaben (mehr dazu: Stromgestehungskosten im Vergleich).

Mit dem Energiesystemmodell REMod spielen die Forschenden ganze Transformationspfade durch. Die jüngste Fassung von Wege zu einem klimaneutralen Energiesystem erschien am 13. November 2024 und wurde im April 2025 aktualisiert. Darin rechnen die Forschenden vier Szenarien bis auf die Ebene der Bundesländer durch, von kostenoptimal bis zur verzögerten Wende. In allen vieren kann Deutschland das Ziel 2045 noch erreichen, auf unterschiedlichen Wegen und zu unterschiedlichen Kosten.

Im Juni 2026 folgte eine Studie zur kostenoptimalen Transformation bis 2045. Auftraggeber der Begleitstudie zur Messe The smarter E waren die Solar Promotion GmbH und die FWTM GmbH. Danach steigt die Strombereitstellung von 443 Terawattstunden 2025 auf 1.607 Terawattstunden 2045. Die Mehrkosten ohne Ersatzinvestitionen beziffern die Autor*innen auf im Mittel 54 Milliarden Euro im Jahr. Bis 2050 sei der Umbau kostenneutral (mehr dazu: das optimale Energiesystem 2045).

Für die öffentliche Debatte pflegt Bereichsleiter Harry Wirth die Sammlung Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland, zuletzt in der Fassung vom 20. August 2026. Sie beantwortet Fragen von Kosten über Flächenbedarf bis zu Arbeitsplätzen.

Woran das Fraunhofer ISE jenseits der Solarzelle forscht

2016 weihte das Fraunhofer ISE mit Partnern am Bodensee die damals größte Forschungsanlage für Agri-Photovoltaik in Deutschland ein. Bei diesem Ansatz erzeugen Solarmodule über dem Acker Strom, während darunter weiter Feldfrüchte wachsen. Das Potenzial für Europa beschreibt der Bericht über Agri-PV in Europa.

Bei der Wärme kam das Fraunhofer ISE 2017 nach zwölf Jahren Feldtests zu dem Ergebnis, dass Wärmepumpen auch in Bestandsgebäuden effizient arbeiten. Um den Wärmepumpenforscher Marek Miara entstand 2025 die gemeinnützige Ausgründung Heat Pumps Watch. Sie bereitet Forschungsergebnisse für Fachleute, Politik und Hausbesitzer*innen auf.

Batterien und Wasserstoff hat das Fraunhofer ISE in den vergangenen Jahren deutlich ausgebaut. Für die Wasserstoffforschung entsteht mit Geld von Bund und Land ein Neubau, Schwerpunkt ist die Fertigungstechnik für Elektrolyseure und Brennstoffzellen. Seit 2025 bietet das Institut Unternehmen unter dem Leitthema „Klimaneutrale Industrie“ Konzepte für eine CO₂-neutrale Energieversorgung an.

Aus den Laboren des Fraunhofer ISE gingen zahlreiche Ausgründungen hervor. NexWafe bringt seit 2015 ein Verfahren für epitaktisch gewachsene Siliziumwafer in die Produktion. Greenventory bietet seit 2019 Software, mit der Versorger und Städte ihre Energiesysteme analysieren. Die farbige Modultechnik MorphoColor hat das Institut lizenziert, sie färbt etwa die Solaranlage auf dem Stadiondach des FC St. Pauli.

QUELLEN

1. Fraunhofer ISE: Energy Charts machen die Energiewende transparent, Presseinformation, 2. Juli 2014.
2. Fraunhofer ISE: Neue Datenplattform Energy-Charts ist online, Presseinformation, 23. September 2020.

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