Photovoltaik: Rekordjagd ohne Ende

11.05.2026 – In den weltweiten Forschungsinstituten und Unternehmen der Solarbranche findet eine regelrechte Rekordjagd statt. Nicht nur die Wirkungsgrade der Solarmodule stiegen in der Vergangenheit kontinuierlich, sondern parallel wurden die Produktionskosten gesenkt. Möglich wurde das mit vielen Einzelinnovationen – im Maschinenbau, bei der Zellfertigung, bei der Verschaltung und Anordnung der Zellen im Modul. Auch die Komponenten – allen voran die Wechselrichter und die Steuerungselektronik – hielten mit und tragen dazu bei, dass Photovoltaiksysteme heute sehr viel leistungsfähiger sind.

Ein kurzer Blick zurück

Inzwischen enthalten über 90 Prozent der weltweit produzierten Solarmodule monokristalline Siliziumzellen. Polysiliziummodule, die bis etwa 2018 den Markt beherrschten, werden nicht mehr hergestellt. Der höhere Wirkungsgrad und die auf monokristalline Zellen gerichtete Innovationen der letzten Jahre haben zu dieser Realität geführt. Die Dünnschichttechnologie, auf der zeitweise große Hoffnungen lagen, ist zum Nischenprodukt geworden. Nur noch wenige Hersteller fertigen Dünnschicht-Module.

Die Solarmodule der ersten Massenfertigungs-Generation wurden in der Breite ab etwa 2014 durch Module mit PERC-Zellen abgelöst. Die Zellen haben auf der Rückseite eine zusätzliche Passivierungsschicht, die die Lichtausbeute und damit den Ertrag steigert. Die Technologie wurde weiterentwickelt und dominierte zwischen 2018 und 2022 die weltweite Solarmodulproduktion. Auch heute basiert ein Großteil der am Markt gängigen Produkte auf dieser Technologie in Form von TopCon-Solarzellen. Parallel dazu traten die Heterojunction-Module die Bühne, eine Kombination von kristallinem Silizium und amorpher Dünnschichttechnologie.

Die Wirkungsgrade der neuesten industriell gefertigten kristallinen Module liegen zwischen 19 und 24,8 Prozent, der Durchschnitt beträgt 22,7 Prozent. Zum Vergleich: Vor 15 Jahren lagen die Wirkungsgrade zwischen 15 und 17 Prozent. Aus den Fabriken der Top-10-Hersteller, vorwiegend aus dem asiatischen Raum, stammen 85 Prozent der weltweit verkauften Module.

Werden die Zellen in einem Modul zusammengesetzt und verschaltet, geht damit immer auch ein Wirkungsgradverlust einher. Er resultiert aus optischen Verlusten, weil das Solarglas Licht reflektiert, ungenutzten Flächen im Modul, auch wenn diese nur sehr klein sind, und elektrischen Verlusten – Zellwiderständen und Widerständen beim Sammeln des Stroms an der Anschlussdose. So gesehen liegen die heutigen Module schon nahe am physikalisch möglichen Effizienzlimit von 29,4 Prozent.

Der Maschinenbau hat wesentlich dazu beigetragen, dass die Module nicht nur besser, sondern auch preisgünstiger wurden. Während früher 400 Solarzellen pro Stunde von einer Maschine hergestellt wurden, sind es mittlerweile 10.000. Vieles wurde automatisiert, die Materialverbräuche gesenkt, die Qualitätskontrollen immer ausgeklügelter.

Die nächste Generation: Perowskit-Silizium Tandem

Doch die nächste Generation Solarzellen und Module steht bereits in den Startlöchern. Es sind Module, die zwei Materialien oder mehrere Materialien miteinander kombinieren. In aller Munde ist bereits die Tandem-Technologie aus Perowskit mit Silizium. Für die Zellfertigung wird auf künstlich hergestellte Perowskite mit speziellen Eigenschaften zurückgegriffen, die sich für die Photovoltaik ganz besonders eignen.

Die Perowskit-Schicht verarbeitet sehr effizient den UV-Anteil des Sonnenlichts und lässt die übrigen Lichtwellen passieren, so dass die darunterliegenden Siliziumschicht das Infrarotlicht ausbeuten kann. Tandem-Module aus Perowskit und Silizium gelten als nächster großer Schritt im Massenmarkt.

Oxford PV in Brandenburg ist einer der Pioniere der Perowskit-Tandemmodule. 2025 lieferte das Unternehmen nach 12 Jahren Entwicklungsarbeit die ersten Module an einen Kunden. Zudem wurde dem vertikal integrierten Hersteller Trina in China eine Lizenz zum Fertigen der Module erteilt, so dass wohl demnächst in den Produktionsstätten in Asien die Module in großer Stückzahl vom Band rollen.

Andere Tandem-Technologien

Aber auch an anderen Materialkombinationen wird geforscht. Erst im Februar meldete das Fraunhofer ISE zwei Modulrekorde einer sehr experimentellen Technologie-Route. Ob sich Module dieser Bauart jemals im Regal der Solarhändler wiederfinden werden, ist heute noch ungewiss. Kombiniert wurden Materialien der sogenannten III/V Gruppe, Halbleiter mit sehr guten Leiteigenschaften, die zur dritten oder fünften Gruppe im Periodensystem der Elemente gehören, darunter Aluminium, Gallium, Indium, Phosphid, Arsenid.

Allerdings sind diese Materialien sehr teuer, weshalb ihre Anwendung im Gigawattmaßstab kein Selbstläufer ist. Andererseits existieren bereits praktische Anwendungen: in Solarzellen an Sonden und Satelliten im Weltall. Weil dort der vorhandene Platz äußerst gering ist, werden die teuren III/V-Materialien verbaut. Eines der beiden oben erwähnten Rekord-Module vom Fraunhofer ISE kam mit der Kombination von III/V und Silizium auf 31,3 Prozent Wirkungsgrad, das andere mit der Kombination von III/V und Germanium auf 34,2 Prozent.

Holger Neuhaus, Abteilungsleiter Modultechnologie am Fraunhofer ISE, fasst die Entwicklung so zusammen: „Wir werden weiterhin eine stetige Steigerung der Wirkungsgrade sehen, jährlich etwa um 0,5 bis 0,6 Prozent.“ Die Effizienzgewinne der Tandem-Zellen vollziehen sich in kleinen Schritten. Das physikalische Limit für die Perowskit-Silizium-Technologie liegt bei knapp unter 40 Prozent. „Wenn das ausgereizt ist, braucht man vielleicht noch eine weitere Schicht, vielleicht auch eine vierte.“ 45 oder 50 Prozent Wirkungsgrad hält Neuhaus durchaus für möglich. „Was damit einhergeht: Mit den höheren Wirkungsgraden werden weniger Wafer gebraucht, weniger Installateure, weniger Dachhaken und insgesamt weniger Fläche. Und genauso wichtig ist die Materialeinsparung. Heute ist ein Silizium-Wafer 120 Mikrometer dünn, früher waren es 400. Vielleicht kommen wir mal auf 10 Mikrometer. Und auch der Silberverbrauch wird ganz sicher noch reduziert werden. Alles Mosaikteilchen hin zu weniger Kosten.“