1. Warum der Modulwirkungsgrad entscheidend ist

Der Modulwirkungsgrad beschreibt, welcher Anteil der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Er beeinflusst direkt den Flächenbedarf, die Wirtschaftlichkeit und die Stromgestehungskosten von Photovoltaikanlagen.

Aktuell eingesetzte Siliziummodule erreichen im kommerziellen Einsatz meist Werte zwischen 21 und 23 Prozent. Steigende Wirkungsgrade ermöglichen es, mehr Strom auf gleicher Fläche zu erzeugen oder bei gleichem Ertrag weniger Module einzusetzen.

2. Technologische Grundlagen für höhere Leistungswerte

Ein wesentlicher Ansatz zur Leistungssteigerung liegt in mehrschichtigen Solarzellen. Bei diesen Konzepten absorbieren unterschiedliche Halbleiterschichten jeweils bestimmte Spektralbereiche des Sonnenlichts, wodurch Verluste reduziert werden.

Im Fokus stehen insbesondere Perowskit-Silizium-Tandemzellen. Ergänzend verbessern Fortschritte bei Kontaktierung, Zellverschaltung, Lichtmanagement und Oberflächenstruktur den nutzbaren Stromertrag.

Ein zusätzlicher Forschungsfokus liegt auf der industriellen Umsetzbarkeit dieser Technologien. Dazu zählen skalierbare Herstellungsverfahren, stabile Materialkombinationen und langlebige Verkapselungskonzepte, die den Einsatz unter realen Betriebsbedingungen ermöglichen. Erst wenn hohe Leistungswerte mit Zuverlässigkeit, Lebensdauer und wirtschaftlicher Serienfertigung zusammenkommen, lassen sich die technologischen Fortschritte in marktfähige Photovoltaikprodukte überführen.

3. Solarzellen vor Leistungssprung – Einschätzung der Forschung

Die Forschung sieht hohe Wirkungsgrade als technisch erreichbar an, stellt jedoch klare Anforderungen an industrielle Umsetzbarkeit und Stabilität.

Prof. Andreas Bett, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, erklärt:

„Die Kombination aus neuen Materialsystemen und optimierten Zellarchitekturen eröffnet realistische Chancen, Wirkungsgrade von über 35 Prozent zu erreichen. Entscheidend wird sein, diese Technologien industriell skalierbar und langfristig stabil umzusetzen.“

Die Aussage unterstreicht, dass der entscheidende Schritt nicht allein im Erreichen neuer Laborrekorde liegt, sondern in der Überführung dieser Konzepte in verlässliche Serienprozesse. Aus Sicht der Forschung müssen neue Zellarchitekturen ihre Leistungsfähigkeit über die gesamte Lebensdauer hinweg unter realen Umweltbedingungen beweisen. Erst wenn hohe Wirkungsgrade mit industrieller Reproduzierbarkeit, stabilen Lieferketten und kalkulierbaren Kosten verbunden sind, können sie ihre Wirkung im großskaligen Photovoltaikmarkt entfalten.

4. Auswirkungen auf Markt und Ausbaupfade

Höhere Wirkungsgrade könnten die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaik weiter verbessern. Weniger benötigte Module senken Material- und Installationskosten und eröffnen neue Einsatzmöglichkeiten. Besonders bei Dachanlagen und flächenbegrenzten Standorten gewinnen Leistungssteigerungen an Bedeutung. Auch große Solarparks profitieren von reduziertem Flächen- und Infrastrukturbedarf.

Neben Kostenvorteilen verändern höhere Wirkungsgrade auch die strategische Planung neuer Photovoltaikprojekte. Projektentwickler können Ertragsziele mit kompakteren Anlagenlayouts erreichen, was Genehmigungsprozesse vereinfachen und Flächenkonflikte reduzieren kann.

Gleichzeitig steigt die Attraktivität von Photovoltaik in urbanen Räumen, auf Industriearealen oder bei der Nachrüstung bestehender Gebäude. Damit verschieben sich die Ausbaupfade zunehmend von reiner Flächenexpansion hin zu einer stärker leistungsorientierten Nutzung vorhandener Standorte.

5. Ausblicke bis zur Mitte des Jahrhunderts

Die erwarteten Leistungszuwächse bei Solarzellen sind das Resultat jahrzehntelanger Grundlagen- und Anwendungsforschung. Ob Wirkungsgrade jenseits der 35-Prozent-Marke tatsächlich den Weg in den breiten Markt finden, hängt jedoch weniger von einzelnen Laborerfolgen ab als von der technischen Reife der Konzepte. Entscheidend sind stabile Materialsysteme, reproduzierbare Fertigungsprozesse und eine verlässliche Qualität über große Produktionsvolumina hinweg.

Ein weiterer Schlüsselfaktor bleibt die Kostenentwicklung. Neue Zellarchitekturen müssen sich nicht nur technisch bewähren, sondern auch wirtschaftlich konkurrenzfähig sein. Nur wenn sich höhere Wirkungsgrade ohne deutliche Mehrkosten oder erhöhte Ausfallrisiken realisieren lassen, werden Hersteller bereit sein, bestehende Produktionslinien anzupassen oder neue Fertigungskapazitäten aufzubauen. Die Integration in etablierte industrielle Prozesse gilt daher als ebenso wichtig wie der Effizienzgewinn selbst.

Gelingt diese Kombination aus technischer Leistungsfähigkeit, industrieller Skalierbarkeit und wirtschaftlicher Tragfähigkeit, dürfte sich die Rolle der Photovoltaik im Energiesystem weiter festigen. Höhere Leistungswerte erhöhen die Stromerträge pro Fläche, reduzieren den Ressourcenbedarf und erleichtern die Einbindung erneuerbarer Erzeugung in bestehende Netze. Damit könnte die Photovoltaik bis zur Mitte des Jahrhunderts einen noch zentraleren Beitrag zu einem klimaneutralen, resilienten Energiesystem leisten.