Vom Forschungslabor auf die Dächer der Schweiz: Die Geschichte der Solarenergie

Noch vor wenigen Jahrzehnten galt Solarstrom als teure Nischentechnologie. Heute liefert die Sonne einen bedeutenden Anteil des Schweizer Stroms. Wie wurde aus Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von kaum einem Prozent eine der wichtigsten Stromquellen des Landes?

Von der Antike bis zur ersten Solarzelle im 19. Jahrhundert

Bereits in der Antike nutzten die Griechen und Römer die Energie der Sonne. Gebäude wurden so ausgerichtet und gestaltet, dass sie im Winter möglichst viel Sonnenwärme aufnahmen und im Sommer vor Überhitzung geschützt waren. Ausserdem nutzten sie sogenannte Brennspiegel, um Sonnenstrahlen zu bündeln und damit Feuer oder Fackeln zu entzünden oder um Metalle zu schmelzen.

Im Jahr 1767 beobachtete der Genfer Naturforscher Horace Bénédict de Saussure, dass sich Flächen unter einer Glasabdeckung stärker erwärmen als solche ohne eine Abdeckung. In der Folge baute er sogenannte Hitzekisten – das heisst, Holzkästen mit schwarzem Boden und einer Abdeckung aus mehreren Glasscheiben. Diese kleinen, gewächshausähnlichen Konstruktionen erwärmten sich auf bis zu 87 Grad Celsius. Den photovoltaischen Effekt beobachtete der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel erstmals im Jahr 1839. Er fand heraus, dass das Licht in bestimmten Materialien eine elektrische Spannung erzeugen kann. Diese Entdeckung bildete die Grundlage für die spätere Entwicklung der Photovoltaik, die die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie ermöglicht.

Der Begriff «Photovoltaik» setzt sich aus dem griechischen Wort «phos» und der elektrischen Einheit «Volt», benannt nach dem italienischen Physiker Alessandro Volta, zusammen. Unter Photovoltaik wird die Umwandlung von Lichtenergie, meistens in Form von Sonnenenergie, in elektrische Energie verstanden. Die ersten Solarzellen am Ende des 19. Jahrhunderts auf Selenbasis wiesen lediglich einen Wirkungsgrad von rund 1 % auf. Selen ist ein chemisches Element mit halbleitenden Eigenschaften. Es kann bei Lichteinstrahlung elektrische Ladungen freisetzen und eignete sich deshalb für die ersten Versuche zur direkten Umwandlung von Sonnenlicht in Strom. Aufgrund seines geringen Wirkungsgrads wurde Selen später jedoch weitgehend durch leistungsfähigere Materialien wie Silizium ersetzt. Der Wirkungsgrad einer Solarzelle zeigt, wie effizient sie Sonnenlicht in Strom umwandelt. Ein höherer Wirkungsgrad bedeutet, dass ein grösserer Anteil der Sonnenenergie genutzt wird.

Der Boom der Solarenergie am Ende des 20. Jahrhunderts

Im Jahr 1954 entwickelte ein Forscherteam der Bell Laboratories in den Vereinigten Staaten die erste funktionsfähige Solarzelle aus Silizium. Das Forscherteam fand heraus, dass halbleitende Materialien wie Silizium effektiver als Selen waren. Ihre erste Solarzelle erreichte einen Wirkungsgrad von 6 %, das heisst, sie konnte 6 % der auftreffenden Sonnenenergie in Strom umwandeln. Zum Vergleich: moderne Solarmodule erreichen einen Wirkungsgrad von 22% bis 24%. Um die Zuverlässigkeit der neuen Technologie zu demonstrieren und mangels geeigneter Alternativen zur Energieversorgung im All, wurde 1958 der Satellit Vanguard I mit Solarzellen ausgestattet. Der erfolgreiche Einsatz trug wesentlich dazu bei, das Potenzial der Photovoltaik aufzuzeigen. Die Ölkrise von 1973 vergrösserte das Interesse an erneuerbaren Energiequellen und als Folge profitierte die Solarenergie von erhöhter Aufmerksamkeit, was ihre Entwicklung zusätzlich beschleunigte.

Die Schweiz als weltweite Spitzenreiterin

Die erste netzgekoppelte Photovoltaik (PV)-Anlage Europas mit dem Namen Ticino Solare (TISO-10) wurde 1982 in Lugano installiert und liefert heute noch Strom (mehr dazu hier). Drei Jahre später, im Jahr 1985, fand das weltweit erste Rennen für solarbetriebene Autos in der Schweiz statt, die sogenannte Tour de Sol. Die Strecke führte in fünf Etappen vom Bodensee bis an den Genfersee. Von 73 gestarteten Solarmobilen erreichten 58 Fahrzeuge das Ziel. Die Veranstaltung entwickelte sich zu einem Publikumserfolg und fand jährlich bis 1993 statt. Die Tour de Sol förderte zahlreiche technische Innovationen im Bereich der Elektromobilität und bewies der Öffentlichkeit, dass die Nutzung von solarbetriebenen Fahrzeugen auch in weniger sonnigen Regionen möglich ist.

Die Reaktorkatastrophe von Tschernobyl im Jahr 1986 verstärkte das Interesse an alternativen und erneuerbaren Energiequellen zusätzlich und verlieh der Photovoltaik weiteren Auftrieb. Die Stadt Burgdorf führte 1991 als eine der ersten Gemeinden eine Vergütung für Solarstrom ein. Pro eingespeiste Kilowattstunde wurden die Produzenten mit einem Franken vergütet. Ein Jahr später wurde das Sonnenkraftwerk Mont Soleil im Berner Jura durch den damaligen Bundesrat Adolf Ogi offiziell eröffnet. Zum Zeitpunkt seiner Inbetriebnahme war Mont Soleil mit einer Nennleistung von 560 Kilowatt (kW) eine der grössten Photovoltaikanlagen Europas. Zwischen 1987 und 1998 vergrösserte sich die Nutzung der Photovoltaik in der Schweiz um den Faktor 14, wodurch die Schweiz zu einer der weltweiten Spitzenreiterinnen wurde.

Nach der Jahrtausendwende flachte der Boom der Solarenergie in der Schweiz ab. Dies wurde auch in der Abstimmung über die Volksinitiative «für einen Solarrappen (Solar-Initiative)» am 24. September 2000 sichtbar. Die Initiative wollte die Solarenergie in der Schweiz gezielt fördern. Dafür sollten Stromkundinnen und Stromkunden während 25 Jahren eine Abgabe von maximal 0,5 Rappen pro verbrauchter Kilowattstunde auf Strom aus nicht erneuerbaren Energiequellen bezahlen. Die daraus erzielten Einnahmen wären in den Ausbau erneuerbarer Energien geflossen, wobei die Hälfte ausdrücklich für die Förderung der Solarenergie vorgesehen war. Die Bevölkerung stand dem Vorschlag jedoch kritisch gegenüber: In der Volksabstimmung wurde die Solarinitiative mit 68,18 % der Stimmen deutlich abgelehnt.

Ende 2025 machte die Solarenergie in der Schweiz knapp 12 Prozent an der Stromproduktion aus. Rafael Stähli, Fachspezialist für erneuerbare Energien im Bundesamt für Energie, erklärt die Bedeutung der Solarenergie und wo die Herausforderungen sind.

Energeiaplus: Welche Rolle spielt die Solarenergie heute im Schweizer Stromsystem?

Um die Umwelt zu schonen und unsere Klimaziele zu erreichen, hat die Schweizer Bevölkerung entschieden, den Verbrauch von fossilen Energieträgern zu reduzieren. Das bedeutet unter anderem, dass wir Verkehr, Industrie und Gebäude zunehmend elektrifizieren müssen. Dadurch wird der Stromverbrauch steigen. Die grosse Herausforderung der kommenden Jahre ist die sichere und nachhaltige Versorgung der Schweiz mit Strom.

Für eine sichere und nachhaltige Stromversorgung brauchen wir einen breiten Strommix. Die Photovoltaik spielt dabei eine wichtige Rolle. Im Jahr 2025 deckte die Photovoltaik mit rund 8 Terawattstunden (TWh) schon 14% des gesamten Verbrauchs ab. Photovoltaik ist günstig und kann vor allem auf bereits bebauten Flächen und in der Nähe der Verbraucher ausgebaut werden. Das langfristig nutzbare Potenzial der Photovoltaik beträgt rund 100 TWh pro Jahr und ist noch lange nicht ausgeschöpft.

Welche Herausforderungen bringt der zunehmende Anteil von Solarstrom für die Stromnetze mit sich?

Unser Stromnetz wurde ursprünglich für wenige grosse Kraftwerke gebaut, um den Strom von den oberen auf die unteren Netzebenen zu verteilen. Erneuerbare Energien führen vermehrt zu einer dezentralen Einspeisung ins Netz auf den unteren Netzebenen. Gleichzeitig wächst durch die Elektrifizierung auch die Anzahl neuer Verbraucher wie beispielsweise Wärmepumpen oder Elektroautos, welche den Strombedarf und die Netzbelastung grundsätzlich erhöhen. Aber: Weil der Solarstrom häufig direkt am Ort des Stromverbrauchs produziert wird, wirkt er auch netzentlastend. Dieser Effekt kann durch aktive und intelligente Steuerung der Erzeuger, Verbraucher und Speicher maximiert werden. Dabei werden Produktion, Verbrauch und Speicherung von Strom so aufeinander abgestimmt, dass das Netz möglichst effizient genutzt und Spitzenbelastungen vermieden werden.

Welche Rolle spielen Energiespeicher für die Nutzung von Solarenergie?

Energiespeicher erfüllen mehrere Rollen gleichzeitig: In Kombination mit einem Energiemanagementsystem (EMS) erlauben Energiespeicher die Optimierung des Eigenverbrauchs und Stabilisierung des Gesamtsystems. Die erzeugte Solarenergie lässt sich mit einem Energiespeicher bedarfsgerecht speichern, vor Ort nutzen und zu wirtschaftlich optimalen Zeiten einspeisen, beispielsweise dann, wenn die Nachfrage nach Strom hoch ist und sich die Einspeisung besonders lohnt. Das entlastet die Infrastruktur, ermöglicht eine flexible Reaktion auf Eigenbedarf und Marktpreise und sorgt für eine effiziente, finanziell nachhaltige Energienutzung.

Wie wichtig werden intelligente Netze (Smart Grids) für die Integration von Solarstrom?

Smart Grids sind kein optionales Zusatzinstrument, sondern eine systemische Voraussetzung für eine funktionierende Solarstromintegration. Je höher der Photovoltaikanteil im Netz, desto wichtiger werden Intelligenz, Flexibilität und Digitalisierung als Grundlage für einen sicheren, kosteneffizienten und nachhaltigen Netzbetrieb.

Welche Bedeutung haben lokale Elektrizitätsgemeinschaften und Eigenverbrauchsgemeinschaften für die Stromversorgung?

Die zunehmend dezentrale Stromproduktion vieler Photovoltaik-Produzenten erlaubt es, den Solarstrom direkt vor Ort zu nutzen und so die Netznutzung zu reduzieren. Eigenverbrauchsgemeinschaften und lokale Elektrizitätsgemeinschaften bieten dafür die reglementarische Grundlage, um produzierten Solarstrom lokal zu beziehen oder lokal zu verkaufen, teils ganz ohne und teils zu reduzierten Netzkosten. Nebst dem netzschonenden Effekt schaffen sie einen Marktmechanismus, der den bestehenden und künftigen Solarstromzubau wirtschaftlicher und breiter zugänglich macht. Mehrfamilien-Neubauten mit Solaranlage werden bereits des Öfteren mit einem Zusammenschluss zum Eigenverbrauch gebaut.

Welche Rolle spielen alpine Solaranlagen für die Stromversorgung im Winter?

Im Rahmen der Energiestrategie 2050 ist Winterstrom ein zentrales Thema, da der Stromverbrauch im Winter höher ist, herkömmliche PV-Anlagen aber gerade im Winter weniger produzieren. Da alpine Solaranlagen einen erheblich besseren Winterstromertrag als PV-Anlagen im Flachland liefern, können alpine Solaranlagen die saisonale Lücke teilweise schliessen und damit einen wichtigen Beitrag zur ganzjährigen Stromproduktion leisten.

Die Solarenergie wird heute meist mit Photovoltaik gleichgesetzt, obwohl es noch andere Formen der Nutzung der Solarenergie gibt. Welche Rolle spielt die Nutzung der Sonnenenergie zur Wärmeerzeugung heute noch? Welches Potenzial sehen Sie für Solarwärme in der Schweiz in den kommenden Jahrzehnten?

Solarwärme wird wohl die Photovoltaik in der Schweiz mengenmässig nicht mehr einholen, dafür ist der Vorsprung zu gross, und im Einfamilienhaus-Segment verdrängt die Kombination von Wärmepumpe und PV-Anlage die klassische Solarthermie zunehmend. Das Potenzial der kommenden Jahrzehnte liegt aber nicht im Verdrängungswettbewerb mit der Photovoltaik, sondern in ergänzender Betrachtung mit hohem Systemnutzen.

Welche Rolle wird die Photovoltaik in der Schweizer Stromversorgung 2050 spielen?

Die Photovoltaik hat bereits heute eine tragende Rolle für die Schweizer Stromversorgung und wird diese Rolle in der Zukunft noch weiter ausbauen. Die Sonne ist ein verlässlicher, nachhaltiger Lieferant, welcher man auch in Zukunft sehr gut zur Stromgewinnung verwenden kann. Mit der sich verändernden Grösse der PV-Produktion in der Schweiz werden sich die Rahmenbedingungen anpassen müssen. Ich bin aber zuversichtlich, dass die Solarenergie eines unserer besten Mittel für den erneuerbaren Umbau des Energienetzes und eine nachhaltige Schweizer Stromversorgung 2050 sein wird.

Die Solarenergie ist damit bereits heute ein wichtiger Bestandteil der schweizerischen Stromversorgung. Gemäss der Energiestrategie 2050 des Bundes soll sie auch künftig eine zentrale Rolle bei der Erreichung der energie- und klimapolitischen Ziele spielen. Laut dem Energiegesetz (EnG) soll bis 2050 insgesamt 45 Terrawattstunden (TWh) an erneuerbarem Strom produziert werden, wobei der grösste Teil aus PV-Anlagen stammen soll.

Dieser Blogbeitrag über die Solarenergie ist der Vierte und Letzte in der Blogreihe über die Geschichte der erneuerbaren Energien mit dem Fokus auf die Schweiz. Den ersten Blogbeitrag über die Geothermie finden Sie hier, den zweiten über die Windenergie hier, und den dritten über die Wasserkraft hier.

 Mattia Pesolillo, Hochschulpraktikant Kommunikation, Bundesamt für Energie (BFE)

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