Dünnschichtmodule sind eine besondere Art von Solarmodulen (Solarpanel), bei denen die lichtabsorbierende Halbleiterschicht nur wenige Mikrometer dick ist – etwa 100-mal dünner als bei kristallinen Siliziumzellen.
Der Unterschied liegt im Herstellungsprozess: Statt Siliziumscheiben zu sägen, werden die Halbleitermaterialien im Vakuum auf ein Trägermaterial wie Glas, Metall oder Kunststoff aufgedampft. Dadurch sind sie extrem dünn.
Die wichtigsten Eigenschaften von Dünnschichtmodulen sind:
Es gibt vier verschiedene Arten von Dünnschichtmodulen: Amorphe Silizium-Dünnschichtmodule, CUGS-Module, Cadmiumtellurium Zellen und organischen Solarzellen. Je nach Halbleitermaterial unterscheiden sich Wirkungsgrad, Einsatzgebiet und Verfügbarkeit erheblich.
Amorphe Siliziumzellen waren die erste Generation der Dünnschicht-Technologie. Der Wirkungsgrad ist mit 10–14 % der niedrigste aller Typen. Dafür sind a-Si-Module extrem leicht und können auf flexible Träger aufgebracht werden – zum Beispiel auf Taschenrechnern oder Uhren.
Die Besonderheit: Der Leistungsverlust (Degradation) ist mit bis zu 25 % in den ersten 1.000 Betriebsstunden sehr hoch (Staebler-Wronski-Effekt). Danach stabilisiert sich die Leistung, bleibt aber auf niedrigem Niveau. Für Photovoltaikanlagen im Privatbereich spielen a-Si-Module praktisch keine Rolle mehr.
CIGS steht für Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid. Diese Module erreichen in der Praxis Wirkungsgrade von 12–16 % in der Praxis, im Labor wurden sogar 23 % nachgewiesen.
Der Vorteil von CIGS-Modulen ist, dass sie ein sehr gutes Schwachlichtverhalten haben und auch bei schlechtem Licht gut funktionieren – ideal für deutsche Wetterverhältnisse. Sie können rahmenlos und auf flexible Träger aufgebracht werden, was sie für gebäudeintegrierte Photovoltaik interessant macht.
Aktueller Status: Die Produktion wurde von vielen Herstellern eingestellt (z. B. Solar Frontier). Es gibt noch Restbestände, aber kaum neue Module auf dem Markt.
Cadmiumtellurid-Module (CdTe) erreichen Wirkungsgrade von bis zu 16,5 % und sind besonders kostengünstig in der Massenproduktion. Problematisch bei diesen Modulen ist, dass das enthaltene Cadmium toxisch ist. Die Module müssen also speziell entsorgt werden.
Aktueller Status: First Solar produziert weiterhin, der Fokus liegt aber klar auf Großprojekten. Module für Privathaushalte sind kaum verfügbar.
Organische Dünnschichtzellen basieren auf Kohlenwasserstoff-Verbindungen oder Kunststoffen. Der Wirkungsgrad liegt aktuell bei 5–10 % in der Praxis, im Labor wurden bis zu 18 % erreicht.
Organische Solarzellen und verwandte Technologien wie Perowskit-Zellen gelten als vielversprechend für die Zukunft – besonders für Fassaden, Fenster oder mobile Anwendungen. Aktuell befinden sie sich aber noch weitgehend im Forschungsstadium.
Die Entscheidung für oder gegen Dünnschichtmodule hängt stark vom konkreten Einsatzszenario ab. Hier der direkte Vergleich der wichtigsten Vor- und Nachteile:
| Vorteile | Nachteile |
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Geringeres Gewicht (~10 kg vs. ~20 kg)
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Geringerer Wirkungsgrad (10–16 % vs. 18–22 %)
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Besseres Schwachlichtverhalten
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Höherer Flächenbedarf (ca. doppelt)
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Niedrigerer Temperaturkoeffizient (−0,1 bis −0,3 %/K)
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Anfangsdegradation (bis 25 % bei a‑Si)
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Flexible Bauformen (CIGS)
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Kürzere Lebensdauer (15–25 Jahre)
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Niedrigere Produktionskosten
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Geringere Verfügbarkeit 2025
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Toxizität bei CdTe‑Modulen
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Höherer Montageaufwand
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Der Unterschied zwischen Dünnschicht- und kristallinen Modulen liegt zunächst in der Materialmenge und -struktur. Während kristalline Module aus dicken, hochreinen Siliziumscheiben bestehen, kommen Dünnschichtmodule mit hauchdünnen Halbleiterschichten aus. Das wirkt sich auf nahezu alle Leistungsparameter aus.
Wir haben die wichtigsten Eigenschaften nochmal kompakt zusammengetragen:
Die Zahlen zeigen: Kristalline Module haben sich aus gutem Grund durchgesetzt. Sie liefern auf gleicher Fläche deutlich mehr Ertrag, halten länger und sind problemlos verfügbar. Dünnschichtmodule punkten vor allem bei speziellen Anforderungen – etwa wenn Gewicht, Flexibilität oder extreme Hitze eine Rolle spielen.
Ein Beispiel zur Veranschaulichung:
Familie Müller hat ein Einfamilienhaus mit 60 m² nutzbarer Dachfläche und vergleicht beide Technologien:
Das bedeutet: Mit kristallinen Modulen spart Familie Müller jeden Monat fast 100 € mehr an Stromkosten – genug für einen zusätzlichen Tankfüllung oder den Wocheneinkauf.
Die Kosten für PV-Module sind in den letzten Jahren sehr stark, um bis zu 90% gesunken. Der reinen Materialkosten von Dünnschicht Solarzellen sind dabei zudem deutlich geringer als die der kristallinen Module:
Auf den ersten Blick scheinen Dünnschichtmodule günstiger. Doch diese Rechnung greift zu kurz. Denn bei Dünnschichtmodulen müsste man für die gleichen 10 kWp aufgrund des niedrigeren Wirkungsgrads deutlich mehr Fläche und damit mehr Montagematerial einplanen. Auch die Verfügbarkeit ist ein massives Problem – selbst wenn man Dünnschichtmodule kaufen möchte, findet man nur wenige Anbieter.
Dünnschichtmodule erreichen Wirkungsgrade von 10–16 %, abhängig vom verwendeten Material.
Zum Vergleich: Monokristalline Solarmodule liegen bei 18–22 % und polykristalline Solarzellen erreichen einen Wirkungsgrad von 15–18 %. Das bedeutet: Bei gleicher Fläche produziert ein kristallines Modul mindestens 50 % mehr Strom.
Entscheidend ist nicht nur der Wirkungsgrad unter Laborbedingungen, sondern die Leistung im realen Betrieb. Hier spielen Dünnschichtmodule ihre Stärken aus:
Temperaturkoeffizient: Kristalline Module verlieren bei Hitze stärker an Leistung. Bei 60 °C Modultemperatur (im Sommer keine Seltenheit) büßt ein kristallines Modul mit einem Temperaturkoeffizienten von -0,4 %/K etwa 14 % Leistung ein. Ein Dünnschichtmodul mit -0,2 %/K nur 7 %.
Schwachlichtverhalten: An bewölkten Tagen oder in den Morgen- und Abendstunden, wenn die Einstrahlung unter 200 W/m² liegt, arbeiten Dünnschichtmodule effizienter. In Deutschland mit häufig bedecktem Himmel kann das über das Jahr einen spürbaren Unterschied machen.
Ein wichtiger Punkt, der oft übersehen wird: Dünnschichtmodule verlieren in den ersten 1.000 Betriebsstunden deutlich an Leistung. Bei amorphem Silizium sind es bis zu 25 %, bei CIGS und CdTe etwa 3–5 %. Dieser Effekt ist physikalisch bedingt (Staebler-Wronski-Effekt bei a-Si) und wird von seriösen Herstellern in die Leistungsgarantien eingerechnet. Nach dieser Einlaufphase stabilisiert sich die Leistung.
Zahlen sagen mehr als tausend Worte. Hier ein konkretes Rechenbeispiel für eine typische Photovoltaikanlage mit 10 kWp Leistung – einmal mit Dünnschicht, einmal mit kristallinen Modulen.
Annahmen
Berechnung Modulanzahl
Flächenbedarf
Kosten
Dünnschichtanlage (10 kWp):
Kristalline Anlage (10 kWp):
Die Beispielrechnung zeigt: Für ein Einfamilienhaus mit 40–50 m² Dachfläche sind Dünnschichtmodule allein durch den Platzbedarf nicht wirklich sinnvoll. Selbst bei ausreichender Fläche sind die Gesamtkosten höher, während der Ertrag gleich bleibt.
Weitere Informationen zu den verschiedenen Modularten finden Sie in unserem Solarmodule Test.
Die Auswahl auf dem Solarmarkt ist groß, und die Entscheidung sollte immer auf die individuelle Situation abgestimmt sein. Mittlerweile gibt es sogar Photovoltaik-Folie und zahlreiche spezialisierte Modullösungen.
In Privathaushalten werden Dünnschichtmodule deutlich seltener verwendet als in der kommerziellen Solarindustrie. Das liegt vor allem an der begrenzten Dachfläche bei Einfamilienhäusern – hier stellen mono- oder polykristalline Module die bessere Wahl dar. Sollte jedoch ausreichend Fläche vorhanden sein, etwa auf dem Dach einer Scheune oder einem Nebengebäude, könnte eine Dünnschichtanlage theoretisch infrage kommen.
Die wichtigsten Unterschiede zwischen beiden Technologien:
Sollten Dünnschichtmodule in Frage kommen, zeigt diese Übersicht die Unterschiede zwischen den drei verfügbaren Technologien:
Dünnschichtmodule galten einmal als vielversprechende Alternative, doch kristalline Module haben sich klar durchgesetzt. CIGS- und CdTe-Module sind für deutsche Privatkunden kaum verfügbar und werden fast ausschließlich in Großprojekten eingesetzt. Dünnschicht macht nur noch in Nischen Sinn: bei Fassaden, schwacher Statik oder besonderen architektonischen Anforderungen. Für die meisten Privathaushalte bleiben kristalline Module die wirtschaftlich sinnvollere Wahl. Sie bieten höheren Ertrag, sind breit verfügbar und halten länger.
Nein, kristalline Module sind in nahezu allen Kriterien überlegen. Sie erreichen höhere Wirkungsgrade (18–24 % vs. 10–16 %), haben eine längere Lebensdauer (25–30 Jahre vs. 15–20 Jahre) und sind deutlich besser verfügbar. Dünnschichtmodule haben zwar Vorteile bei Gewicht und Temperaturverhalten, diese reichen aber nicht aus, um die Nachteile auszugleichen.
Für Privatkunden in Deutschland ist der Kauf von Dünnschichtmodulen praktisch unmöglich. CdTe-Module von First Solar werden nur für Großprojekte produziert, CIGS-Module sind am deutschen Markt kaum verfügbar. Die wenigen noch produzierenden Hersteller (z. B. Roltec in Polen) bedienen industrielle Kunden. Kein größerer deutscher Solarteur hat Dünnschichtmodule im Sortiment.
Nein, Dünnschichtmodule sind nicht begehbar. Die Module sind deutlich empfindlicher als kristalline Module und können bei Druckbelastung beschädigt werden – die dünne Halbleiterschicht kann reißen oder delaminieren.
Dünnschichtmodule sollten alle 1–2 Jahre gereinigt werden – abhängig von Standort und Verschmutzung. In ländlichen Gebieten mit Landwirtschaft (Staub, Pollen) oder in Industrieregionen kann häufigeres Reinigen sinnvoll sein. Ein Vorteil: Die oft rahmenlose Bauweise und glatte Oberfläche erleichtert die Selbstreinigung durch Regen.
Defekte an Dünnschichtmodulen zeigen sich typischerweise durch:
Lassen Sie im Zweifelsfall eine Thermografie-Aufnahme durch einen Fachbetrieb durchführen.
Die Auswahl ist stark eingeschränkt:
Für Standard-Photovoltaikanlagen empfehlen wir kristalline Module von etablierten Herstellern.
Theoretisch ja, praktisch sind Dünnschichtmodule für Balkonkraftwerke kaum verfügbar und nicht empfehlenswert. Bei einem Balkonkraftwerk zählt jeder Quadratmeter. Ein Dünnschichtmodul mit 70 Wp braucht etwa 0,7 m², ein kristallines Modul mit 450 Wp nur 2 m². Sie bekommen mit Kristallin fast sechsmal so viel Leistung auf gleicher Fläche.
Der Wechselrichter muss zur niedrigeren MPP-Spannung und höheren Modulanzahl von Dünnschichtmodulen passen. Achten Sie auf:
Lassen Sie die Auslegung unbedingt von einem Solarteur durchführen. Gängige Hersteller wie SMA oder Fronius bieten kompatible Wechselrichter.
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