Herkömmliche Photovoltaik-Anlagen bestehen meist aus Silizium-Solarzellen. Diese können gut 20 Prozent der Energie aus dem Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Viel mehr liegt nicht drin. Die blaue Silizium-Schicht ist einen halben Millimeter dick – und somit eher teuer. Die Solarzellen brechen leicht und brauchen viel Energie, um hergestellt zu werden. Deswegen setzen Forscherinnen und Forscher heute weltweit auf Perowskit. Auch Wolfgang Tress am Institute of Computational Physics der ZHAW. Obwohl derzeit noch keine Photovoltaik-Anlage mit Perowskit im Einsatz ist, ist der 39-jährige Physiker überzeugt, dass daraus die bessere und günstigere Solarzelle hergestellt werden kann, wie er im Institutslabor erzählt. Der Name Perowskit geht auf ein Mineral zurück, das zuerst im Ural gefunden und nach einem russischen Politiker und Mineralogen benannt wurde. Das Solarzellen-Perowskit wird im Labor aber synthetisch hergestellt. Dort kann es 25 Prozent der Sonnenenergie umwandeln und hat somit einen vergleichbaren Wirkungsgrad wie Silizium. Das verwendete Perowskit ist schwarz, absorbiert viel Licht, lässt sich einfach herstellen und wird nur als dünne Schicht benötigt – lediglich ein Tausendstel Millimeter. Die Studierenden, die die Solarzellen herstellen, mit denen Wolfgang Tress arbeitet, brauchen dafür eine Beschichtungsanlage. In die sogenannte Glovebox steckt man die Arme bis zu den Ellenbogen hinein und arbeitet in einer Stickstoffatmosphäre, da die Luftfeuchtigkeit Perowskit zerstören würde. In der Glovebox mischt man Salze und Lösungsmittel, verarbeitet die Lösung und gibt die hauchdünne Perowskit-Schicht auf ein leitfähiges Glas. Darüber kommt ein winziges Plättchen Gold, eine 100 Nanometer dünne Schicht, die den erzeugten Solarstrom weiterleitet. Danach untersuchen die Forscher mittels Computersimulation – dabei setzen sie auch maschinelles Lernen ein – und experimentell, wie sich das Material bei Kälte, Wärme und anderen Bedingungen verhält. Tress modelliert und beschreibt die Fähigkeiten der Solarzelle. Er berechnet, was noch alles möglich wäre. Etwa die Steigerung des Wirkungsgrads auf 30 oder 40 Prozent, indem man die Perowskit-Schichten übereinander stapelt oder als Tandem mit einer Silizium-Solarzelle kombiniert. Zwar lasse der Wirkungsgrad von Perowskit nach einigen Stunden nach, sagt der Forscher. «Wenn sich die Solarzelle allerdings über Nacht erholen kann, erreicht sie am nächsten Tag wieder die ursprüngliche Leistung.» Weshalb das so ist, will Tress herausfinden. Zum einen interessiert ihn, wie dieser Effekt eliminiert werden kann, damit die Solarzelle ununterbrochen hochwirksam arbeitet. Zum anderen könnte der Effekt aber auch nützlich sein: «Die Zelle hat während dieses Prozesses etwas gelernt und gespeichert. So lässt sich Perowskit künftig vielleicht für Computerspeicherchips verwenden.» Tress’ Forschung ist ausgezeichnet: Er hat für sein Projekt einen Starting Grant des European Research Council (ERC) erhalten – als erster ZHAW-Forscher überhaupt. Der ERC-Grant ist eine prestigeträchtige Auszeichnung, die nur wenige, häufig Angehörige grosser Eliteuniversitäten, erhalten. Die 2 Millionen Euro Fördergelder ermöglichen dem Forscher, sich ein eigenes Team aufzubauen. «Organische Solarzellen können auf biegbare Unterlagen angebracht werden.» Tress hätte sein Projekt an mehreren Universitäten auch im Ausland verwirklichen können. Schliesslich entschied er sich im vergangenen Jahr für Winterthur: «Meine Arbeit passt hier thematisch gut, ich werde unterstützt und habe genügend Freiheiten», sagt Tress. Seine Frau und er bevorzugten aber auch persönlich Winterthur, da es sich in der Schweiz besser leben lasse als andernorts – vor allem als Familie, denn Tress wurde vor Kurzem Vater einer Tochter. Neben seiner Forschung unterrichtet Tress angehende Maschinentechnikerinnen und -techniker in Physik. Ihm gefalle die Kombination aus Grundlagenforschung und Dozieren, sagt Tress. Er hat ursprünglich Elektrotechnik an der Universität Ulm studiert , wo er herstammt. Zur Physik ist er erst gekommen, als er sich während seiner Diplom- und Doktorarbeit mit Photovoltaik beschäftigte: «Mich motivierte, etwas Sinnvolles für die Gesellschaft zu tun», sagt Tress. «Das Spannende an Solarzellen ist, dass es noch viel zu entdecken gibt, das bisher keiner weiss.» Neuartige Solarzellen – damals noch organische – führten ihn auch in die Schweiz. Vor Winterthur arbeitete er mehrere Jahre an der EPFL in Lausanne. Dort sattelte er um auf Perowskit, das Solarmaterial der Zukunft: «Organische Solarzellen können auf biegbare Unterlagen angebracht werden», sagt Tress. Dafür sei deren Wirkungsgrad kleiner. Perowskit kombiniere alle Vorteile: hohen Wirkungsgrad, einfache Herstellung sowie Biegsamkeit. «Künftig könnten die Solarzellen auf Folien gedruckt und flexibel verwendet werden.» Katrin Oller

Sarahs Wecker klingelt. Sie checkt ihre Schlaf-Tracking-App – und ist unzufrieden, sie hatte zu kurze Tiefschlafphasen. Da piepst ihr Smartphone wieder, es ist Zeit zum Joggen. Diesmal will sie eine Extrarunde anhängen, so wie Julia, deren App mit Sarahs verlinkt ist. Nach dem Sport gibt’s einen Fitnessdrink. Dessen Kalorien sind leicht in die App einzutippen. Jetzt hätte Sarah Lust auf einen Kaffee. Aber seit sie ihre Ernährung, ihre Bewegung, ihre Menstruation, ihren Schlaf und ihre Arbeits- und Entspannungszeit misst, hat sie oft ein schlechtes Gewissen. Sie macht sich lieber einen Grüntee – wegen der Antioxidantien. Selbstoptimierung heisst der Trend, dem die fiktive Sarah wie viele jüngere, technikaffine Menschen folgen – und dafür gibt es unzählige Lifestyle-Apps. Medizinische Gesundheits-Apps nutzen auch Ältere, etwa chronisch Kranke mit Diabetes oder Bluthochdruck. Hinter den meisten Applikationen stehen keine Algorithmen, sondern Menschen, sagt Mandy Scheermesser . Sie ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Physiotherapie der ZHAW und hat 2018 eine Studie publiziert zum «Quantified Self» , zu den Chancen und Risiken der digitalen Selbstvermessung. Die Apps basierten laut Scheermesser auf Empfehlungen der WHO oder sogar medizinischen Studien. Wer für die Apps verantwortlich ist, sollte im App-Store ersichtlich sein. Manches sei aber beliebig, etwa die 10’000 Schritte, die Apps als Tagesziel vorgeben. Diese basierten auf einer Empfehlung eines japanischen Arztes aus den 1970er Jahren, sagt Ursula Meidert , Co-Autorin der Studie und Dozentin für Gesundheitsförderung und Prävention. «Diese Empfehlung wurde zur Vermarktung des ersten Schrittzählers verwendet. Korrekterweise müsste man nach Alter und Leistungsfähigkeit differenzieren.» Der Drang, sich selber zu optimieren, sei so alt wie die Menschheit selbst, sagt Petra Huber , ZHAW-Dozentin für Kosmetik und Toxikologie. Attraktive Menschen werden eher angestellt oder befördert, und bereits Babys schauen attraktive Gesichter länger an. Mit den Schönheitsidealen wandelten sich auch die Selbstoptimierungstrends: «Verglichen mit den Korsagen im 17. und 18. Jahrhundert, sind die Fitness-Apps wesentlich gesünder», sagt Huber. Ebenfalls erwiesen ist, dass es dem besser geht, der sich um sein Wohlergehen kümmert. Wichtig sei, die Relationen zu wahren, sagt Huber. Karotinoid führe zu Haut mit weniger rauer Oberfläche, und Antioxidantien helfen, negative Strahlungen abzufangen. Aber alles habe Grenzen: «Gesichtsyoga entspannt die Züge, die Zornesfalte wird man dadurch aber nicht los.» Nütze man die digitalen Helfer zur Prävention und Sensibilisierung, könne man seinen Lebensstil positiv verändern, sagen die Expertinnen. Junge Menschen lassen sich eher vom Nutzen von Sonnencrème überzeugen, wenn sie mit polarisierendem Licht die Pigmentschäden auf ihrer Haut entdecken. Problematisch werde das Messen, wenn es missbraucht werde, sagt Huber. Etwa bei Essstörungen und wenn es dazu führe, dass man durch die Kontrolle eines Parameters das Gefühl für den Rest des Körpers verliere. Dies haben auch Scheermesser und Meidert festgestellt. Hinzu komme die Herausforderung, die richtige App zu finden, sagt Meidert. Der rasant wachsende Markt sei sogar für Expertinnen unüberschaubar. Am meisten verbreitet sind Lifestyle-Apps, wie ein Blick in die App-Stores zeigt. Unter den Gesundheits- und Fitness-Apps des iPhones hatten im September 2020 die Perioden-Tracker und die Running-Apps die meisten täglichen Nutzer, bei Google sind es Schrittzähler sowie die Apps zu Fitnessarmbändern und Smartwatches. Da den meisten Anwendern die Zeit zur Evaluation fehlt, gilt «the winner takes it all» – oft sind das Apps von Technologiekonzernen. «Da muss man aus Datenschutzgründen skeptisch sein», warnt Scheermesser. Wenn die Server in den USA liegen, gelten die europäischen Datenschutzgesetze nicht. Vor allem bei Gratis-Apps sei Vorsicht geboten, da die Daten für personalisierte Werbung verkauft werden. Unter den meistgenutzten Apps sind auch solche von Krankenkassen. Wer sich sportlich betätigt, bekommt Prämien zugesprochen. Theoretisch wäre es den Versicherungen möglich, Druck auszuüben auf Personen, die Normen nicht erreichen können, sagt Meidert. Derzeit verneinten die Krankenkassen eine solche Praxis, aber man wisse zu wenig darüber, wofür die Firmen die Daten nutzen. Meidert hält die Krankenkassen-Apps für Testballone: «Sie wollen erst herausfinden, ob Kunden bereit sind, ihre Daten preiszugeben für 20 Rappen pro 10’000 Schritte.» Besser bezüglich Inhalt und Datenschutz sind medizinische Apps von Universitäten und anderen Institutionen. Diese sind aber kaum verbreitet. «Wenn Apps nicht mehrmals pro Monat neue Features bieten, verlieren die Nutzer das Interesse», sagt Meidert. Für die Aktualisierung fehle den Institutionen aber oft das Geld. Dennoch tue sich in diesem Bereich derzeit am meisten, sagt Scheermesser. «Physiotherapeuten und Ärzte setzen sich mit Apps auseinander und können Auskunft geben, welche Apps nützen.» In Deutschland könne man sich Apps verschreiben lassen, etwa gegen Tinnitus oder zur Sturzprävention. Um den Fachleuten eine Übersicht zu verschaffen, arbeitet die ZHAW derzeit an einer Plattform, die die medizinischen Apps vorselektioniert. Auch eHealth Suisse, die Koordinationsstelle von Bund und Kantonen, hat Empfehlungen für gute Gesundheits-Apps publiziert. Sarah hat vor zwei Monaten mit dem intensiven Tracking begonnen und nervt sich bereits über ihr ständig mahnendes Handy. Laut der ZHAW-Studie steigen die meisten Nutzer nach drei Monaten aus. Das hat sich Sarah auch schon überlegt – oder vielleicht ein Digital Detox? Schliesslich hat ihr die Entspannungs-App weniger Bildschirmzeit empfohlen. Katrin Oller