Unter ihnen machten Dünnschicht-Photovoltaik (PV) bisher weniger als 5 % aller weltweiten Solaranlagen aus. Angesichts des steigenden Energiebedarfs, ambitionierter Dekarbonisierungsziele und technologischer Fortschritte steht die Dünnschicht-PV jedoch möglicherweise vor einem bedeutenden Durchbruch.
Der kürzlich von IDTechEx veröffentlichte Bericht „Dünnschicht-Photovoltaikmarkt 2025–2035: Technologien, Akteure und Trends“ bietet einen umfassenden Einblick in den gesamten Dünnschicht-Photovoltaiksektor. Der Bericht deckt ein breites Spektrum an Technologien ab, darunter farbstoffsensibilisierte Solarzellen (DSSCs), organische Photovoltaik (OPV), Perowskit-Photovoltaik, Cadmiumtellurid (CdTe), Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGS), Galliumarsenid (GaAs), amorphes Silizium (a-Si) und Kupfer-Zink-Zinn-Sulfid (CZTS). Profile von mehr als 35 wichtigen Marktteilnehmern sowie eine detaillierte Analyse wichtiger Anwendungen wie Solarparks, Hausdächer, gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) und drahtlose Elektronik ermöglichen die Erstellung detaillierter 10-Jahres-Prognosen für den gesamten Solarmarkt. IDTechEx prognostiziert, dass der Markt für Dünnschicht-Photovoltaik bis 2035 die Marke von 11 Milliarden US-Dollar überschreiten wird, nachdem er im Jahr 2025 von 5 Milliarden US-Dollar angewachsen war. Dies markiert einen grundlegenden Wandel für den Sektor der Dünnschicht-Solarenergie.
Was ist Dünnschicht-Photovoltaik?
Dünnschichtsolarzellen sind eine Unterklasse der Photovoltaik, die mit extrem dünnen Halbleiterschichten arbeitet. Im Gegensatz zu Siliziumsolarzellen, die dicke, starre Wafer verwenden, sind diese Schichten typischerweise nur wenige Nanometer oder Mikrometer dick, was zu ultraleichten und flexiblen Solarmodulen führt. Dünnschicht-Photovoltaik funktioniert im Prinzip genauso wie herkömmliche Silizium-Solartechnologien: Sie wandelt einfallendes Licht mithilfe des photovoltaischen Effekts in Elektrizität um.
Dünnschicht-Photovoltaik (TFP) macht nur einen geringen Anteil des globalen Solarenergiemarktes aus. Die Dominanz von Silizium-Photovoltaik, verbunden mit Leistungsbeschränkungen, Materialengpässen und höheren Herstellungskosten, hat zu der begrenzten Verbreitung dieser Technologie beigetragen. Fortschritte in der Materialwissenschaft, die Erweiterung der Anwendungsbereiche und die Entwicklung neuer Technologien könnten jedoch in den nächsten zehn Jahren zu einem erneuten Wachstum des TFP-Sektors beitragen.
Neue Anwendungsbereiche treiben das Marktwachstum an
Ein Schlüsselbereich, in dem Dünnschicht-Photovoltaik zunehmend an Bedeutung gewinnt, ist die gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV). Im Gegensatz zu herkömmlichen Dachmodulen lässt sich Dünnschicht-Solarenergie nahtlos in Gebäude integrieren, beispielsweise in Wände, Fassaden und Fenster. Einige Module sind bis zu 90 % leichter als Siliziummodule und erfordern nur minimale bauliche Anpassungen. Dadurch eignen sie sich ideal für die urbane Stromerzeugung. Angesichts der reichlich vorhandenen vertikalen Fläche in Städten kann BIPV einen Beitrag zu den globalen Zielen für erneuerbare Energien leisten und gleichzeitig die Landnutzung nur minimal verändern
Ein weiteres vielversprechendes Anwendungsgebiet liegt in der energieautarken Elektronik und dem Internet der Dinge (IoT). Mit der zunehmenden Verbreitung intelligenter Geräte etabliert sich die Dünnschicht-Photovoltaik (TFP) als nachhaltige Energiequelle für kleine drahtlose Geräte. Kleine elektronische Geräte (IoT-Geräte) benötigen typischerweise wenig Strom und werden meist in Innenräumen installiert. Solange die Solarzelle einen Mindestwert überschreitet und auch bei schwachem Licht funktioniert, ist der genaue Wirkungsgrad des Geräts nicht entscheidend. Dadurch wird der Bedarf an teuren, hocheffizienten Solarzellen minimiert. Dieser aufstrebende Markt wird aktuell von organischen und farbstoffsensibilisierten Solarzellentechnologien bedient. Bereits jetzt sind kleine, energieautarke elektronische Geräte erhältlich, die mit diesen ultradünnen Solarmodulen betrieben werden, wie beispielsweise Personenzähler, Feuchtigkeitssensoren, Kopfhörer und Tastaturen. Dünnschicht-Photovoltaik bietet generell eine zuverlässige Alternative zu Batterien, wodurch die Austauschkosten gesenkt und die Lebensdauer der Geräte insgesamt verlängert werden.
Perowskit-Photovoltaik: ein Wendepunkt für die Dünnschicht-Solarenergie
Zu den vielversprechendsten Entwicklungen im Markt für Dünnschicht-Solarenergie zählt die Perowskit-Photovoltaik. Diese Technologie hat aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer Flexibilität, ihrer hohen Wirkungsgrade und ihrer im Vergleich zu etablierten Solartechnologien geringeren Kosten große Aufmerksamkeit in Wissenschaft und Industrie auf sich gezogen. Anders als herkömmliche Silizium-Solarzellen lassen sich Perowskit-Photovoltaikzellen im Rolle-zu-Rolle-Verfahren aus Lösung herstellen, was die Fertigung kostengünstig und hochgradig skalierbar macht. Dank der Verwendung relativ reichlich vorhandener und preiswerter Rohstoffe geht IDTechEx davon aus, dass Perowskit-Photovoltaik mit Silizium-Photovoltaik preislich konkurrenzfähig sein und der Preis der Technologie ab 2035 sinken wird.
Perowskit-Solarzellen werden auch für den Einsatz in Tandem-Architekturen erforscht, wo sie mit Silizium, CIGS oder anderen Materialien kombiniert werden, um einen Wirkungsgrad von über 40 % zu erzielen. Während Einfachsolarzellen eine Wirkungsgradgrenze von etwa 30 % erreichen, weisen Mehrfach-Perowskitzellen ein deutlich höheres theoretisches Potenzial auf und positionieren sich damit als Schlüsseltechnologie für die Zukunft der Solarenergie. Dank einer etablierten Technologie und Lieferkette geht IDTechEx davon aus, dass Perowskit/Silizium-Tandem-Photovoltaik einen der größten Marktanteile einnehmen wird. Die höhere Leistung pro Flächeneinheit von Perowskit/Silizium-Tandem-Solarzellen zu einem mit Silizium-Solarzellen vergleichbaren Preis macht sie sowohl für die Industrie als auch für Verbraucher attraktiv, für die Technologie- und Preisoptimierung von entscheidender Bedeutung sind.
Da sich Perowskit-Photovoltaik in der frühen Phase der Kommerzialisierung befindet und mehrere Unternehmen ihre Produktionskapazitäten ausbauen wollen, wird erwartet, dass diese Technologie zum Wachstum des Dünnschicht-Photovoltaikmarktes beitragen wird. IDTechEx prognostiziert, dass Perowskit-Photovoltaik bis 2035 mehr als 40 % aller Dünnschicht-Solaranlagen ausmachen und damit eine deutliche Verbreitung in der Branche vorantreiben wird.
Der Markt für Dünnschicht-Photovoltaik befindet sich an einem Wendepunkt; obwohl sein Anteil an den weltweiten Solaranlagen bisher gering war, deuten sich durch die sich verändernde technologische Landschaft und das wachsende Anwendungspotenzial neue Trends für diesen Sektor an.
Autorin: Maia Benstead, Technologieanalystin bei IDTechEx
