Neue Solarzellentechnologien scheitern häufig am Übergang vom Labor in die industrielle Produktion. Forschende der Empa und weiterer Institutionen haben am Beispiel von CIGS- und Perovskit-Dünnschicht-Solarzellen analysiert, wo die größten Hürden liegen. Ihr Fazit: Forschung und Industrie müssen viel früher und enger zusammenarbeiten, um die Erfolgschancen zu erhöhen. Die Ergebnisse erschienen in Nature Energy.
Beide Materialien – Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) und Perovskite – erreichen im Labor hohe Wirkungsgrade und gelten theoretisch als vielversprechende Alternativen oder Ergänzungen zur etablierten Silizium-Technologie. CIGS-Solarzellen erlebten in den 1990er- und 2000er-Jahren einen Boom, angetrieben durch hohe Siliziumpreise. Trotz Rekordwirkungsgraden und erheblicher Investitionen brach die Kommerzialisierung ein: Der komplexe und kostenintensive Herstellungsprozess ließ sich nicht wirtschaftlich skalieren, insbesondere nachdem die Siliziumpreise wieder fielen.
Perovskit-Solarzellen werden seit etwa 20 Jahren entwickelt. Sie versprechen kostengünstige Produktionsverfahren wie Drucktechniken und erreichen ebenfalls hohe Effizienzen. Weltweit flossen 2025 über 500 Millionen US-Dollar in die Technologie. Dennoch fehlt es an breiter Marktdurchdringung: Perovskite reagieren empfindlich auf Umwelteinflüsse, ihre Langzeitstabilität ist unzureichend und reale Feldtests unter Alltagsbedingungen stehen noch aus.
Die Analyse zeigt, dass reine Effizienzrekorde allein nicht ausreichen. Für die Industrie sind Langlebigkeit, Zuverlässigkeit, Skalierbarkeit und niedrige Produktionskosten entscheidend – Eigenschaften, die in der akademischen Forschung oft weniger im Fokus stehen. Die Autoren empfehlen, den Schwerpunkt frühzeitig auf Stabilität, Nachhaltigkeit und reale Einsatzbedingungen zu legen, anstatt ausschließlich Wirkungsgradrekorde anzustreben.
Ein zentrales Problem ist die mangelnde frühe Abstimmung zwischen Forschung und Industrie. Negative Ergebnisse aus früheren Industrieversuchen werden selten veröffentlicht, wodurch Forschung unnötig wiederholt wird. Umgekehrt berücksichtigen viele Laborentwicklungen die praktischen Anforderungen der Industrie zu spät. Die Forschenden plädieren dafür, Industriepartner bereits in frühen Phasen einzubinden und deren Erfahrungswerte systematisch zu nutzen.
Forschungseinrichtungen wie die Empa seien hier besonders gut positioniert, da sie der Industrie näher stehen als reine Universitäten. Förderinstrumente wie Innosuisse, die konkrete Produktentwicklungen unterstützen, werden als wertvoll hervorgehoben.
CIGS und Perovskite werden nicht als Konkurrenz zu Silizium gesehen, sondern als Ergänzung. Ihre Vorteile – Leichtigkeit, Flexibilität und extreme Dünnheit – machen sie für Anwendungen interessant, bei denen Silizium zu starr oder schwer ist, etwa im Internet der Dinge, in der Mobilität, bei smarten Textilien oder in Tandemanordnungen mit Silizium zur Effizienzsteigerung.
Die Autoren halten weitere Investitionen in beide Technologien für notwendig. Silizium habe über 70 Jahre kontinuierliche Optimierung hinter sich. Mit enger Kooperation zwischen Forschung und Industrie sei ein ähnlicher Reifegrad auch für CIGS und Perovskite erreichbar.
Originalpublikation:
M Dimitrievska, E Saucedo, S De Wolf, BJ Stanbery,V Bermudez Benito: Lessons from copper indium gallium sulfo-selenide solar cells for progressing perovskite photovoltaics; Nature Energy (2026); https://doi.org/10.1038/s41560-025-01936-0
