Inhaltsverzeichnis
- Zusammenfassung: 2025 Überblick & Wichtige Erkenntnisse
- Herstellung von Halide-Perovskit-Solarzellen: Kerntechnologien und -prozesse
- Führende Akteure und Pionierunternehmen (2025—2029)
- Durchbrüche in den Materialwissenschaften: Effizienz, Stabilität und Skalierbarkeit
- Fertigungsfortschritte: Von der Labor- zur Gigawatt-Produktion
- Marktgröße, Wachstumsprognosen und regionale Trends (2025–2029)
- Wettbewerbslandschaft: Etablierte Unternehmen vs. Perovskit-Innovatoren
- Lieferkette und Überlegungen zu Rohstoffen
- Regulatorische, Standardisierungs- und Nachhaltigkeitsfaktoren
- Zukunftsausblick: Disruptives Potenzial, Herausforderungen und Anwendungen der nächsten Generation
- Quellen & Referenzen
Zusammenfassung: 2025 Überblick & Wichtige Erkenntnisse
Im Jahr 2025 befindet sich die Herstellung von Halide-Perovskit-Solarzellen (PSC) an einem kritischen Wendepunkt zwischen fortschrittlichen Forschungsergebnissen und dem Beginn der kommerziellen Produktion im großen Maßstab. Im vergangenen Jahr hat der Sektor bemerkenswerte Fortschritte sowohl in der Effizienz der Geräte als auch in der Skalierbarkeit der Prozesse gemacht, begünstigt durch die Zusammenarbeit zwischen Forschungsinstitutionen und Industrieunternehmen. Die Energieumwandlungseffizienzen von Labor-Solarzellen mit Perovskiten haben nun regelmäßig 25 % überschritten und nähern sich der Leistung herkömmlicher Silizium-Photovoltaik, wobei Tandemstrukturen aus Perovskiten und Silizium in zertifizierten Tests sogar über 29 % hinweggehen (Helmholtz-Zentrum Berlin).
In Bezug auf die Herstellung hat 2025 einen Wandel von hauptsächlich Spin-Coating- und Verdampfungstechniken hin zu skalierbaren Methoden wie Slot-Die-Beschichtung und Inkjet-Druck erlebt, die die Produktion von größeren Modulen ermöglichen. Unternehmen wie Oxford PV und Meyer Burger Technology AG haben vorkommerziellen Pilotlinien eingerichtet, um die halbautomatische Herstellung von Tandemmodulen aus Perovskit auf Silizium zu demonstrieren. Diese Bemühungen werden durch Investitionen in Roll-to-Roll-Verarbeitungsanlagen und Kapselungstechnologien unterstützt, um die Stabilität und Empfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeit der Perovskitschichten zu adressieren.
Materialbeschaffungsnetzwerke für kritische Vorläufer wie Bleiiodid, Methylammonium und Formamidiniumsalze werden parallel etabliert, wobei Chemielieferanten wie Merck KGaA ihre Angebote ausgeweitet haben, um der wachsenden Nachfrage nach hochreinen Perovskitmaterialien gerecht zu werden. Darüber hinaus wurden Fortschritte im Umgang mit Blei und Recyclingprotokollen erzielt, um Umweltbedenken zu mindern, was eine Voraussetzung für die regulatorische Genehmigung und Marktakzeptanz ist.
Ausblickend wird erwartet, dass in den nächsten Jahren die ersten Produktionslinien im kommerziellen Maßstab für Tandemmodule aus Perovskit-Silizium in Europa und Asien entstehen, wobei mehrere Gigawatt-fähige Fabriken bereits angekündigt oder im Bau sind (Oxford PV). Der Konsens in der Branche erwartet, dass die Lebensdauer der Module und die betriebliche Stabilität die IEC-Zertifizierungsstandards erfüllen und somit den Weg für eine breite Anwendung in Dach- und Versorgungsinstallationen ebnen.
Wichtige Erkenntnisse für 2025:
- Die Effizienzen von Laborskalen-Perovskitzellen überschreiten regelmäßig 25 %, wobei Tandemmodule sich 30 % nähern.
- Skalierbare Herstellungsverfahren bewegen sich in Richtung Slot-Die- und Roll-to-Roll-Prozesse, mit betriebenen Pilotlinien.
- Materialtversorgungsketten und Recyclingpraktiken reifen, um Umwelt- und Regulierungsbedürfnisse zu adressieren.
- Die ersten kommerziellen Produkte werden für Ende 2025–2026 erwartet, wobei Europa und Asien die Bereitstellung anführen.
Herstellung von Halide-Perovskit-Solarzellen: Kerntechnologien und -prozesse
Die Herstellung von Halide-Perovskit-Solarzellen hat in den letzten zehn Jahren eine rasante Entwicklung durchlaufen, wobei 2025 ein entscheidendes Jahr für den Übergang von Laborinnovation zu industrieller Bereitstellung markiert. Die Kerntechnologien konzentrieren sich auf skalierbare Abscheidungsverfahren, verbesserte Materialstabilität und die Integration mit bestehender Photovoltaikinfrastruktur (PV).
Ein zentraler Trend im Jahr 2025 ist der Fortschritt in skalierbaren Fertigungstechniken, die gleichmäßige Perovskitschichten in großen Flächen ermöglichen. Techniken wie Slot-Die-Beschichtung, Klingenbeschichtung und Inkjet-Druck haben sich von Pilotlinien zur halbkommerziellen Produktion entwickelt, wobei Unternehmen wie Oxford PV und Microquanta Semiconductor aktiv hochdurchsatzfähige Herstellungsverfahren für Perovskitschichten demonstrieren. Diese Methoden bieten Vorteile bei der Materialnutzung und der Kompatibilität mit Roll-to-Roll-(R2R)-Prozessen, die entscheidend sind, um die Produktionskosten zu senken und die Durchsatzleistung zu erhöhen.
Die Materialstabilität bleibt ein zentraler Punkt in den Produktionsprozessen von 2025. Fortschritte in der Kapselung und der Verwendung robuster Ladungstransportmaterialien haben die Betriebslebensdauer von Perovskit-Solarzellen erheblich verbessert. Beispielsweise hat Oxford PV von Perovskit-Silizium-Tandemmodulen berichtet, die die Lebensstandards der International Electrotechnical Commission (IEC) erfüllen und nach Tausenden von Stunden beschleunigter Tests minimale Abbauerscheinungen aufweisen. Diese Erfolge werden durch die Entwicklung neuer Passivierungstechniken und die Hinzufügung von Additiven unterstützt, um die Ionenwanderung und den Wasserzutritt zu unterdrücken.
Die Integration in bestehende Silizium-PV-Fertigungslinien ist ein weiteres Meilenstein von 2025. Hybride Tandemarchitekturen, bei denen Perovskitschichten über herkömmlichen Siliziumzellen abgelagert werden, werden von mehreren Branchenakteuren skaliert. Hanwha Q CELLS und Meyer Burger Technology AG investieren aktiv in die Anpassung ihrer Produktionslinien für Tandemmodule aus Perovskit-Silizium und nutzen ihre etablierten Lieferketten und Qualitätskontrollsysteme.
Wenn wir in die Zukunft blicken, konzentriert sich der Ausblick für die Herstellung von Halide-Perovskit-Solarzellen auf weitere Verbesserungen in Durchsatz, Ausbeute und Gerätehaltbarkeit. Branchenübergreifende Kooperationen und Standardisierungsmaßnahmen, geleitet von Organisationen wie dem IEA Photovoltaic Power Systems Programme (IEA-PVPS) und der Solar Energy Industries Association (SEIA), werden voraussichtlich die Einführung bewährter Verfahren beschleunigen und den Marktzugang erleichtern. Bis 2027 könnte die Reifung dieser Herstellungsprozesse es ermöglichen, dass Perovskit-PV direkt mit etablierten Siliziumtechnologien sowohl in Effizienz als auch in Kosten konkurrieren kann, was den Weg für eine weitreichende kommerzielle Einführung eröffnet.
Führende Akteure und Pionierunternehmen (2025—2029)
Im Jahr 2025 wird die Landschaft der Herstellung von Halide-Perovskit-Solarzellen (PSC) durch eine Kombination aus Start-ups, etablierten Photovoltaikherstellern und forschungsgetriebenen Unternehmen geprägt. Schlüsselakteure machen den Übergang von Laborergebnissen zu industrieller Fertigung, um Stabilität, Skalierbarkeit und Umweltbedenken anzugehen und gleichzeitig die Effizienz der Geräte zu steigern.
- Oxford PV bleibt an der Spitze der Kommerzialisierung von Perovskit-Silizium-Tandem-Solarzellen. Das Unternehmen hat seine Produktionslinie in Deutschland ausgebaut, mit dem Ziel, Module mit mehr als 27 % Effizienz zu liefern. Der Fortschritt von Oxford PV wird genau beobachtet, da es eines der ersten Unternehmen ist, das Perovskittechnologie von Pilotlinien zur Gigawattproduktion bewegt und sowohl Dach- als auch Versorgungsinstallationen bis 2026 anvisiert. (Oxford PV)
- Saule Technologies, mit Sitz in Polen, hat die großflächige Herstellung von flexiblen Perovskit-Solarzellen mithilfe von Inkjet-Druckt-Techniken vorangetrieben. Saule hat halbtransparente PSC-Module für gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV) eingesetzt und erhöht die Produktion, um der wachsenden Nachfrage in den europäischen Bau- und IoT-Märkten gerecht zu werden. Die Produktionsstätte des Unternehmens, die seit 2022 in Betrieb ist, erweitert weiterhin ihre jährliche Kapazität, mit weiteren Expansionsprojekten bis 2027. (Saule Technologies)
- Hanwha Q CELLS und LONGi Green Energy Technology, beide global führend in der Silizium-PV, haben in F&E-Partnerschaften für Tandem-Perovskit-Silizium-Module investiert. Hanwha Q CELLS hat Forschungszentren in Europa und Südkorea eingerichtet, die sich der Skalierung der Perovskit-Integration widmen, mit dem Ziel der kommerziellen Bereitstellung vor 2028. LONGis Zusammenarbeit mit führenden akademischen Gruppen konzentriert sich auf Roll-to-Roll-Herstellungsverfahren und industrielle Kapselungsmethoden zur Verbesserung der Lebensdauer von Perovskitmodulen. (Hanwha Q CELLS; LONGi Green Energy Technology)
- Microquanta Semiconductor in China ist eines der ersten Unternehmen, das Perovskit-Solarmodule mithilfe von skalierbarem Slot-Die-Coating und Kapselung in Serienproduktion herstellt. Microquanta zielt auf Versorgungsgrößen von Kraftwerken ab und erweitert seine jährliche Produktionskapazität auf mehrere hundert Megawatt bis 2027, was ein starkes nationales und internationales Interesse widerspiegelt. (Microquanta Semiconductor)
- Greatcell Energy in Australien hat proprietäre Perovskitformulierungen und skalierbare Fertigungstechniken entwickelt, die sowohl auf PV-Module als auch auf spezielle Anwendungen wie tragbare und tragbare Energieerzeugung abzielen. Das Unternehmen kooperiert mit Industriepartnern für Pilotbereitstellungen und strebt bis 2026 eine kommerzielle Fertigung an. (Greatcell Energy)
Zwischen 2025 und 2029 wird erwartet, dass diese Unternehmen schnelle Fortschritte in der Herstellung von Perovskit-Solarzellen antreiben, mit bedeutenden Investitionen in Stabilität, Blei-Management und skalierbare Produktion. Während die Branchenführer in Richtung Kommerzialisierung drängen, werden Partnerschaften mit den Bereichen Bau, Elektronik und Energie die Einführung von Perovskiten beschleunigen und neue Maßstäbe für Effizienz und Kosteneffektivität auf dem Photovoltaikmarkt setzen.
Durchbrüche in den Materialwissenschaften: Effizienz, Stabilität und Skalierbarkeit
Halide-Perovskit-Solarzellen (PSC) haben in den Materialwissenschaften schnell Fortschritte gemacht und weisen bis 2025 signifikante Verbesserungen in Effizienz, Stabilität und Skalierbarkeit auf. Schlüssel-Durchbrüche in den Fertigungsprozessen und der Materialtechnik treiben das kommerzielle Interesse an und legen den Grundstein für eine breitere Akzeptanz im Photovoltaikmarkt.
Effizienzgewinne bleiben ein zentraler Fokus. Im Jahr 2024 erreichten zertifizierte Labor-Perovskitzellen Energieumwandlungseffizienzen (PCE) von über 26 %, die mit etablierten Siliziumtechnologien konkurrieren. Neueste Tandemzellarchitekturen – die Perovskiten mit Silizium kombinieren – haben in Pilotversuchen PCEs von über 32 % überschritten und profitieren von selektiver Schnittstellenoptimierung und verbesserten Ladungstransportmaterialien. Besonders bemerkenswert ist, dass Oxford PV eine Weltrekord-Effizienz von 28,6 % für kommerziell große Tandemmodule angekündigt hat, was die rasante Entwicklung unterstreicht.
Die Stabilität, einst eine große Herausforderung für PSC, wird nun durch fortschrittliche Kapselung und sorgfältige Anpassungen der Zusammensetzung angegangen. Zum Beispiel hat die Verwendung von anorganischen Kationen (z. B. Cs+) und gemischten Halidformulierungen die Langlebigkeit der Geräte unter realen Bedingungen erheblich verbessert. imec und Henkel berichteten über koordinierte Fortschritte bei großflächigen Perovskit-Modulen mit stabiler Funktion über 2.000 Stunden, was sich den branchenüblichen Benchmarks für kommerzielle Lebensfähigkeit nähert.
Die Skalierbarkeit hat ebenfalls erhebliche Verbesserungen erfahren. Roll-to-Roll-Beschichtungs- und Slot-Die-Druckverfahren werden für Perovskitschichten optimiert, die eine Hochdurchsatzproduktion zu niedrigeren Kosten im Vergleich zu traditionellen Photovoltaikmaterialien ermöglichen. Helia Photovoltaics hat eine der ersten kommerziellen Produktionslinien für Perovskitmodule in Europa gestartet, die skalierbare, tintenbasierte Abscheidungsverfahren nutzen, die für eine schnelle Expansion konzipiert sind. Darüber hinaus investiert First Solar in pilotmaßstäbliches Perovskit-Forschung und -Entwicklung mit dem Ziel, Tandemgeräte in ihr bestehendes Fertigungssystem zu integrieren.
Wenn wir in die Zukunft blicken, erwarten Branchenanalysten, dass laufende Materialverfeinerungen und Prozessautomatisierungen es ermöglichen werden, dass Perovskit-Solarmodule innerhalb der nächsten Jahre in die Massenproduktion gelangen. Der Schwung des Sektors wird durch Kooperationen zwischen Forschungsinstituten und Branchenführern verstärkt, die sich darauf konzentrieren, die verbleibenden Herausforderungen in Bezug auf langfristige Stabilität und Skalierbarkeit zu lösen. Bis 2026–2027 könnten Markteintritte zertifizierte Produkte für gebäudeintegrierte Photovoltaik und leichte, flexible Anwendungen auf den Markt bringen, was den Weg für eine breitere Einführung hoch-effizienter Perovskit-Solartechnologie ebnen würde.
Fertigungsfortschritte: Von der Labor- zur Gigawatt-Produktion
Der Übergang der Herstellung von Halide-Perovskit-Solarzellen von der Forschung im Labor zur Gigawatt-Produktion stellt einen kritischen Meilenstein in der Kommerzialisierung der Photovoltaik der nächsten Generation dar. Ab 2025 wurden substanzielle Fortschritte bei den Skalierungsprozessen zur Produktion von Perovskiten erzielt, wobei bemerkenswerte Errungenschaften in der Stabilität der Geräte, dem Durchsatz und der Reproduzierbarkeit festzustellen sind. Mehrere Pionierunternehmen und Konsortien demonstrieren Pilotlinien und die frühe Massenerzeugung, was auf einen kurzfristigen Übergang zu großvolumigen Einsätzen hindeutet.
Ein bedeutender Fortschritt war die Entwicklung skalierbarer Beschichtungs- und Drucktechniken wie Slot-Die-Beschichtung, Klingenbeschichtung und Inkjet-Druck, die eine gleichmäßige Ablagerung von Perovskitschichten über große Flächen ermöglichen. Zum Beispiel nutzt Oxford PV diese Methoden in seiner integrierten Herstellungsanlage für Perovskit-Silizium-Tandem-Solarzellen, wobei die Anlage in Brandenburg, Deutschland, Hunderte Megawatt jährliche Kapazität anstrebt. Der Roadmap des Unternehmens zufolge wird eine Expansion in Richtung Gigawatt-Produktion angestrebt, erleichtert durch automatisierte Handhabung und Inline-Qualitätskontrollsysteme.
Materialversorgungsketten entwickeln sich ebenfalls weiter. Greatcell Solar und Avantama liefern hochreine Perovskit-Vorprodukte und spezielle Tinten, die auf industrielle Prozesse zugeschnitten sind, wodurch die Batch-zu-Batch-Variabilität reduziert und die Massenfertigung unterstützt wird. Diese Inputs sind entscheidend, um die erforderliche Geräteeinheitlichkeit und Zuverlässigkeit für die kommerzielle Bereitstellung zu erreichen.
Die Hersteller arbeiten daran, die Herausforderungen der langfristigen Betriebsstabilität und der Umweltverträglichkeit anzugehen, die traditionell die Kommerzialisierung von Perovskiten eingeschränkt haben. Im Jahr 2025 treiben Unternehmen wie Meyer Burger Technology AG aktiv Fortschritte in der Kapselung und der Integration von Barriereschichten vor, um die Lebensdauer der Module unter realen Bedingungen zu verlängern. Kooperative Initiativen – wie die European Perovskite Initiative unter dem European Solar PV Industry Alliance – bringen Forschungs- und Industrieakteure zusammen, um Best Practices in der Fertigung zu etablieren und die Bankierbarkeit von Perovskitmodulen zu beschleunigen (ESWIA).
Im Ausblick auf die nächsten Jahre wird erwartet, dass die Hersteller ihre Kapazitäten erhöhen, während die Pilotlinien in die kommerzielle Produktion übergehen. Oxford PV und andere Akteure erwarten, dass Gigawatt-Anlagen bis Ende der 2020er Jahre in Betrieb genommen werden, wobei projezierte Tandemmodule in der Massenproduktion eine Effizienz von über 30 % überschreiten werden. Der Branchenblick wird immer optimistischer, wobei Perovskit-Solarmodule in der Lage sind, Silizium-PV zu ergänzen und den globalen Solarmarkt zu erweitern, vorausgesetzt, die Haltbarkeit und die Skalierbarkeit der Herstellung werden weiterhin verbessert.
Marktgröße, Wachstumsprognosen und regionale Trends (2025–2029)
Der Sektor der Halide-Perovskit-Solarzellen (PSC) befindet sich im Jahr 2025 in einer entscheidenden Phase, da mehrere Fertigungsinitiativen von Labor- und Pilotlinien zur kommerziellen Produktion übergehen. Der globale Markt für die PSC-Herstellung wird bis 2029 voraussichtlich ein starkes Wachstum erfahren, angetrieben durch die Verbindung von kostengünstiger Verarbeitung, hoher Energieumwandlungseffizienz und zunehmenden Investitionen in skalierbare Produktion.
Im Jahr 2025 zielen führende Akteure wie Oxford PV auf die erste kommerzielle Einführung von Tandemmodulen aus Perovskit auf Silizium ab und nutzen Verfahren zur Verarbeitung bei niedrigen Temperaturen und Roll-to-Roll-Herstellungstechniken. Die Anlage von Oxford PV in Brandenburg an der Havel, Deutschland, wird ihre Produktionskapazität erhöhen, was zunehmendes Vertrauen in die Skalierbarkeit der Perovskit-Herstellung signalisiert. Das Unternehmen plant, Module mit mehr als 27 % Effizienz zu liefern, ein Maßstab, der über herkömmliche Silizium-Photovoltaik hinausgeht.
Ein weiterer bemerkenswerter Trend ist die regionale Diversifizierung der Fertigungszentren. In Asien investieren Organisationen wie Microquanta Semiconductor in Pilotlinien und Strategien zur Skalierung großer Perovskitmodule und konzentrieren sich darauf, die Filmgleichmäßigkeit und Stabilität unter Bedingungen der Massenproduktion zu verbessern. Währenddessen hat Tandem PV in den Vereinigten Staaten Pläne für eine nationale Fertigungsanlage angekündigt, die mit den bundesstaatlichen Prioritäten für die lokale Produktion erneuerbarer Energie und die Sicherheit der Lieferkette in Einklang steht.
Von 2025 bis 2029 wird erwartet, dass der globale Markt für die Herstellung von Perovskit-Solarzellen mit einer zweistelligen jährlichen Wachstumsrate wächst. Diese robuste Expansion wird von steigenden Verpflichtungen sowohl aus dem öffentlichen als auch dem privaten Sektor zur Dekarbonisierung von Energiesystemen und der Reifung skalierbarer Fertigungstechniken wie Slot-Die-Beschichtung, Verdampfung und Inkjet-Druck unterstützt.
- Europa wird voraussichtlich die frühe kommerzielle Akzeptanz anführen, unterstützt durch starke politische Anreize und industrielle Partnerschaften. Die SolarPower Europe der Europäischen Union prognostiziert eine zunehmende Integration von Perovskittechnologien in das Solarmanufacturing-Ökosystem der Region ab 2025.
- Der asiatisch-pazifische Raum, insbesondere China, Südkorea und Japan, baut schnell technische Kapazitäten und Infrastrukturen für die Herstellung von PSC auf, wobei ein Fokus sowohl auf der heimischen Bereitstellung als auch auf Exportpotenzial liegt.
- Nordamerika wird voraussichtlich einen Anstieg der Fertigungsaktivitäten erleben, der durch Anreize aus dem US-amerikanischen Inflation Reduction Act und Initiativen zur Verlagerung fortschrittlicher PV-Herstellung gefördert wird.
In Zukunft wird die Wettbewerbslandschaft der Herstellung von Halide-Perovskit-Solarzellen durch fortlaufende Verbesserungen in der Geräte-Stabilität, Umweltverträglichkeit und kosteneffektiven Skalierung geprägt sein, wobei eine wachsende Anzahl kommerzieller Fabriken bis 2029 voraussichtlich global in Betrieb genommen wird.
Wettbewerbslandschaft: Etablierte Unternehmen vs. Perovskit-Innovatoren
Die Wettbewerbslandschaft der Herstellung von Halide-Perovskit-Solarzellen im Jahr 2025 ist geprägt von dem Zusammenspiel zwischen etablierten Photovoltaik-(PV)-Herstellern und einer schnell wachsenden Gruppe von Perovskit-Innovatoren. Traditionelle siliziumbasierte PV-Hersteller wie Trina Solar und JinkoSolar dominieren weiter die globalen Modullieferungen und nutzen dabei Skaleneffekte und etablierte Fertigungsstrukturen. Dennoch hat der anhaltende Drang nach höheren Effizienzen und niedrigeren Kosten die Investitionen in Perovskittechnologien sowohl innerhalb der bestehenden Portfolios als auch unter spezialisierten Start-ups beschleunigt.
Mehrere etablierte Unternehmen haben kollaborative Initiativen oder interne F&E-Programme gestartet, um Perovskitschichten als Tandemzellen auf Silizium zu integrieren, mit dem Ziel, die Effizienzgrenze für Einzel-Junction-Module zu durchbrechen. So hat First Solar Forschungsprogramme zur Erkundung von Perovskit-auf-Dünnschicht-Tandemarchitekturen angekündigt, während Hanwha Solutions Partnerschaften mit Forschungsinstituten eingegangen ist, um hybride Perovskit-Silizium-Module zu evaluieren. Diese Bemühungen wurden durch die jüngsten Laborleistungen motiviert, wie zertifizierte Tandemzelleneffizienzen von über 29 %, die innerhalb der nächsten Jahre mit voraussichtlichen kommerziellen Modulen von über 25 % Effizienz konkurrieren sollen.
Gleichzeitig haben Perovskit-Innovatoren den Übergang von Laborprototypen zur Pilot-Herstellung schnell vorangetrieben. Unternehmen wie Oxford PV und Heliatek haben in Europa vor-kommerzielle Produktionslinien in Betrieb genommen, die sich auf die anfänglichen Volumina für Demonstrationsprojekte und hochwertige Anwendungen konzentrieren. Oxford PV meldete beispielsweise den Versand der ersten Tandemmodule aus Perovskit auf Silizium an Partner im Jahr 2024, mit Plänen für eine skalierte Produktion im Jahr 2025. Ebenso hat Meyer Burger Technology AG strategische Investitionen in Perovskit-F&E angekündigt und die Pilotproduktion von Tandemmodulen bekannt gegeben.
In den nächsten Jahren wird erwartet, dass es eine schrittweise Annäherung zwischen den beiden Lagern geben wird. Einige etablierte Unternehmen erwerben oder lizenzieren Perovskittechnologien, während ausgewählte Innovatoren Joint Ventures für die Skalierung und bankierbare Herstellung anstreben. Herausforderunge bleiben insbesondere bezüglich der langfristigen Stabilität und großflächigen Gleichmäßigkeit der Perovskitschichten sowie der Entwicklung der Lieferkette für spezialisierte Vorprodukte. Branchenorganisationen wie IEA PVPS prognostizieren zunehmende Pilotbereitstellungen und Feldversuche bis 2026, mit signifikantem Markteintritt bis Ende der 2020er Jahre.
Insgesamt ist die Wettbewerbslandschaft im Jahr 2025 durch schnelle technische Fortschritte, strategische Allianzen und einen vorsichtig optimistischen Ausblick geprägt, während sowohl etablierte Unternehmen als auch perovskitfokussierte Start-ups darum kämpfen, die nächste Generation der Solarzellenproduktion zu definieren.
Lieferkette und Überlegungen zu Rohstoffen
Die Herstellung von Halide-Perovskit-Solarzellen (PSC) beruht auf einer nuancierten und sich entwickelnden Lieferkette für Vorproduktmaterialien, Substrate, Kapselungsmaterialien und Fertigungsgeräte. Wenn die Branche im Jahr 2025 neue Maßstäbe erreicht, sind die Beschaffung und die Konsistenz dieser Materialien entscheidend sowohl für die Hochskalierung der Produktion als auch für die Gewährleistung der Zuverlässigkeit der Geräte. Wichtige Rohstoffe umfassen Blei- oder Zinnhalide, organische Kationen wie Methylammonium oder Formamidiniumsalze sowie anorganische Halide, wobei die laufende Forschung zu bleifreien alternativen Zusammensetzungen hinzukommt.
Wichtige Chemielieferanten haben ihre Kapazitäten für hochreine Perovskit-Vorprodukte erhöht, um der wachsenden Nachfrage aus Pilotlinien und frühen kommerziellen Bereitstellungen gerecht zu werden. Beispielsweise haben Merck KGaA (in einigen Regionen als Sigma-Aldrich tätig) und Strem Chemicals, Inc. ihre Portfolios erweitert, um maßgeschneiderte Perovskitsalze und Zwischenprodukte anzubieten, wobei der Fokus auf ultrahochreiner Zertifizierung liegt, um die Fehlerquote in den Geräten zu minimieren. Dies hat eine stetige Versorgung für Forschung, Pilotproduktion und erste kommerzielle Modullinien ermöglicht.
Die Resilienz der Lieferkette ist ein Fokusbereich geworden, während PSCs vom Labor auf den Markt kommen. Glas- und flexible Polymersubstrate werden von etablierten Lieferanten wie Corning Incorporated bezogen, die Glasformulierungen entwickelt haben, die für die Stabilität und Transparenz von Perovskiten optimiert werden. Kapselungsmaterialien – entscheidend für die Langlebigkeit von Geräten – werden von Unternehmen wie Dow und DuPont bereitgestellt, die ihre Photovoltaik-Kapselchemien an die Feuchtigkeits- und UV-empfindlichkeit von Perovskiten anpassen.
Im Jahr 2025 bringen Maschinenhersteller speziell für Perovskitschichten genehmigte Lösungen für die Verarbeitung von Lösungen und Verdampfungssystemen ein. Meyer Burger Technology AG skaliert Tandemzellproduktionslinien, die die Perovskitablagetechnologie mit etablierten Siliziumverfahren integrieren, während MBRAUN kontrollierte Verarbeitungsumgebungen bereitstellt, die für den Umgang mit empfindlichen Perovskitmaterialien unerlässlich sind.
In Zukunft wird erwartet, dass die Perovskit-Lieferkette schnell reift, während das kommerzielle Interesse wächst. Branchen-Konsortien wie PEPPER, koordiniert von Helmholtz-Zentrum Berlin, fördern die sektorübergreifende Zusammenarbeit, um Skalierbarkeit, Kosten und Umweltüberlegungen anzugehen. Kontinuierliche Fortschritte in der Materialreinheit und Kapselung sowie eine sichere, diversifizierte Beschaffung von Metallhaliden und organischen Vorproduktenwerden voraussichtlich das verlässliche Hochskalieren der Produktion von Perovskit-Solarzellen bis 2025 und darüber hinaus untermauern.
Regulatorische, Standardisierungs- und Nachhaltigkeitsfaktoren
Die regulatorische, standardisierende und nachhaltige Landschaft der Herstellung von Halide-Perovskit-Solarzellen (PSC) erfährt eine rasante Evolution, da die Technologie 2025 auf die kommerzielle Nutzbarkeit zusteuert. Wichtige Regulierungsbehörden und Branchenallianzen arbeiten daran, Prüfprotokolle, Umweltmeßwerte und verantwortungsvolle Herstellungspraktiken zu etablieren, um den Marktzugang und die Skalierung zu unterstützen.
Standardisierungsbemühungen sind entscheidend für die weitreichende Akzeptanz von PSC. Die International Electrotechnical Commission (IEC) hat die Entwicklung spezifischer Standards für Perovskit-PV-Module initiiert, wobei der Fokus auf Stabilität, Sicherheit und Leistung unter unterschiedlichen Umweltbedingungen liegt. Auch UL Solutions hat begonnen, perovskitbasierte Module nach bestehenden Sicherheitsstandards für PV-Module zu zertifizieren, wobei Pilotprojekte zur Anpassung der Protokolle an die spezifischen Eigenschaften von Perovskiten durchgeführt werden.
Auf regulatorischem Gebiet führt die Europäische Union mit der „Solar PV Industry Alliance“, die die Perovskittechnologie in ihren Fahrplan zur Stärkung der inländischen Solarversorgungsketten und zur Durchsetzung von ökologischen Design- und End-of-Life-Anforderungen im Rahmen des Green Deal Industrial Plans einbezieht (Europäische Kommission). In den USA fördert das US-Energieministerium Demonstrationsprojekte für Halide-Perovskitmodule und integriert Bewertungen der Umweltgesundheit und -sicherheit (EHS), um Bedenken hinsichtlich des Bleigehalts und der Auswirkungen auf den Lebenszyklus zu adressieren.
Nachhaltigkeitsfaktoren beeinflussen die Wahl der Fertigung. Großunternehmen wie Oxford PV und Microquanta Semiconductor investieren in eine Geschlossene-Loop-Produktion, Lösungserholung und Kapselung, um Bleiaustritte zu verringern – ein Bereich, der unter zunehmender regulativer Kontrolle steht. Diese Unternehmen beteiligen sich auch an Multi-Stakeholder-Kooperationen, um Recyclingwege zu definieren und bleifreie oder bleireduzierte Perovskitzusammensetzungen zu entwickeln.
Mit Blick auf die Zukunft wird erwartet, dass ab 2025 regulatorische und standardisierende Rahmenbedingungen, insbesondere hinsichtlich gefährlicher Materialien, Modulhaltbarkeit und Recycling, strenger werden. Branchenorganisationen wie die Intersolar Europe Plattform prognostizieren, dass harmonisierte Standards innerhalb von zwei bis drei Jahren eingeführt werden, die die Bankierbarkeit und Versicherbarkeit von Perovskit-Solarprodukten ermöglichen. Darüber hinaus könnten Nachhaltigkeitszertifikate – wie die von der SolarPower Europe betreuten – eine zunehmend wichtige Rolle bei Beschaffungsentscheidungen für großangelegte Solarprojekte spielen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass 2025 ein entscheidendes Jahr für die Herstellung von Halide-Perovskit-Solarzellen darstellt, während das Zusammenspiel von Regulierung, Standardisierung und Nachhaltigkeit voraussichtlich intensiver wird und Investitions- und Kommerzialisierungsstrategien in der gesamten Branche prägt.
Zukunftsausblick: Disruptives Potenzial, Herausforderungen und Anwendungen der nächsten Generation
Im Jahr 2025 steht die Herstellung von Halide-Perovskit-Solarzellen (PSC) an einem entscheidenden Wendepunkt, geprägt von rasanten Fortschritten in den Bereichen Skalierbarkeit, Stabilität und Integrationspotenzial. Das disruptive Versprechen von Perovskit-Photovoltaiken liegt in ihren hohen Energieumwandlungseffizienzen (PCE), der Prozessierbarkeit bei niedrigen Temperaturen und der Verträglichkeit mit flexiblen Substraten. Mehrere Forschungsteams und Handelsunternehmen haben von zertifizierten, einstufigen PCEs von über 25 % berichtet, wobei Tandem-Perovskit-Silizium-Zellen bereits in Laborbedingungen über 30 % erreichen. Oxford PV, ein führendes Unternehmen bei Perovskit-Silizium-Tandemzellen, bewegt sich in Richtung kommerzieller Produktion und visiert Module mit Effizienzen über 28 % an und hat einen Fahrplan für die Massenbereitstellung innerhalb der nächsten Jahre.
Trotz dieser Fortschritte bestehen mehrere Herausforderungen in der Fertigung, die vor einer großflächigen Kommerzialisierung überwunden werden müssen. Die Stabilität bei langfristiger Belichtung, Feuchtigkeit und thermischem Zyklen ist eine zentrale Besorgnis, da traditionelle Perovskitschichten anfällig für Abbau sind. Jüngste Durchbrüche in der Kapselung und der Schnittstellenoptimierung, die von Unternehmen wie First Solar im Rahmen gemeinsamer Forschungsanstrengungen verfolgt werden, sollen die Betriebslebensdauer auf 25 Jahre verlängern, was der von etablierten Photovoltaik-Technologien nahekommt.
- Erhöhung der Produktionskapazität: Roll-to-Roll- und Slot-Die-Beschichtungsmethoden werden aktiv entwickelt, um eine großflächige und hochdurchsatzfähige Produktion zu ermöglichen. Hanwha Solutions und Solliance Solar Research testen diese skalierbaren Fertigungstechniken, wobei Pilotlinien voraussichtlich bis 2026 kommerzielle Module produzieren werden.
- Materialbeschaffung und Nachhaltigkeit: Die Toxizität von Blei bleibt ein regulatorisches Anliegen, das Bemühungen in Richtung bleifreier Perovskitzusammensetzungen anstoßen. Strategien zur Beschaffung in der Lieferkette entwickeln sich weiter, wobei führende Lieferanten wie Merck KGaA hochreine Vorprodukte bereitstellen und an Recyclinglösungen mitarbeiten, um Umweltbelastungen anzugehen.
- Integration und Anwendungen der nächsten Generation: Die einzigartigen Eigenschaften von PSCs – leichtgewichtig, halbtransparent und mit einstellbaren Bandlücken – fördern Anwendungen in gebäudeintegrierter Photovoltaik (BIPV), Agrivoltaik und Tandemmodulen für Raumfahrt und tragbare Elektronik. Heliatek und GCL System Integration Technology erkunden flexible und transparente Perovskitmodule, die für den Einsatz in städtischen und netzfernen Umgebungen konzipiert sind.
In den nächsten Jahren wird mit den ersten kommerziellen Rollouts von Perovskit-basierten Modulen gerechnet, insbesondere in Nischenmärkten, in denen ihre einzigartigen Vorteile die Kosten- und Langlebigkeitsbedenken überwiegen. Anhaltende Innovationen in der Fertigung, den Materialien und der Geräteearchitektur, unterstützt durch robuste Partnerschaften zwischen Industrie und Wissenschaft, werden voraussichtlich die Kosten senken und die Zuverlässigkeit verbessern, wobei Halide-Perovskit-Solarzellen als potenziell störende Kraft im globalen Solarmarkt positioniert werden.
Quellen & Referenzen
- Helmholtz-Zentrum Berlin
- Oxford PV
- Meyer Burger Technology AG
- Microquanta Semiconductor
- Solar Energy Industries Association (SEIA)
- Saule Technologies
- Hanwha Q CELLS
- imec
- Henkel
- Helia Photovoltaics
- First Solar
- Avantama
- Tandem PV
- SolarPower Europe
- Trina Solar
- JinkoSolar
- Heliatek
- Strem Chemicals, Inc.
- DuPont
- MBRAUN
- UL Solutions
- Europäische Kommission
- Intersolar Europe
- Solliance Solar Research
