Das Wichtigste in Kürze
- Dünnschichtmodule zeichnen sich durch ihr extrem geringes Gewicht und ihre hohe Flexibilität aus.
- Sie liefern auch bei diffusem Licht und hohen Temperaturen sehr stabile Erträge.
- Aufgrund des deutlich geringeren Wirkungsgrads benötigen sie für die gleiche Leistung die 1,5- bis 2-fache Fläche im Vergleich zu kristallinen Modulen.
- Für private Einfamilienhäuser sind sie heute kaum noch relevant und meist unwirtschaftlich. Ihre Stärken spielen sie bei Industriefassaden oder Dächern mit kritischer Statik aus.
Was sind Dünnschichtmodule und wie funktionieren sie?
Dünnschichtmodule sind eine besondere Form von Photovoltaikmodulen, die vor allem für ihre enorme Flexibilität und ihr geringes Gewicht bekannt sind. Im Gegensatz zu klassischen Solarplatten bestehen sie nicht aus dicken, starren Siliziumblöcken (Wafern). Stattdessen werden die aktiven Halbleitermaterialien in Schichten aufgetragen, die lediglich ein bis fünf Mikrometer dick sind. Damit ist die aktive Schicht rund 100-mal dünner als bei einer herkömmlichen kristallinen Solarzelle.
Durch diese Bauweise sind die Module extrem leicht und oft sogar biegbar. Sie fangen das Sonnenlicht auf und wandeln es in Strom um, wodurch sich Flächen energetisch nutzen lassen, die für konventionelle Solarmodule statisch oder architektonisch ungeeignet sind.
Aufbau und Materialien der Dünnschicht-Technologie
Ein Dünnschichtmodul besteht aus mehreren feinen Schichten, die in der Produktion auf ein Trägermaterial aufgedampft oder aufgesprüht werden. Als Träger dienen meist Glas, spezieller Kunststoff oder leichtes Metall. Darauf befinden sich Elektroden aus Aluminium oder Kupfer, die den erzeugten Strom ableiten.
Das Herzstück bildet das eigentliche Photovoltaik-Material. Hier kommen primär amorphes Silizium (a-Si), Cadmiumtellurid (CdTe) oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) zum Einsatz. Diese Verbindungen machen die Module einzigartig dünn. Beim Einsatz von Cadmiumtellurid ist jedoch zu beachten, dass Cadmium ein toxisches Schwermetall ist. Dies erfordert am Ende der Lebensdauer der Module strenge, gesetzlich regulierte Entsorgungs- und Recyclingverfahren.
Welche Vorteile bieten Dünnschichtmodule?
Der größte Pluspunkt der Dünnschichtmodule ist ihr minimales Gewicht. Sie eignen sich perfekt für Dächer mit einer stark begrenzten Traglast, die eine schwere Unterkonstruktion nicht halten könnten. Zudem lassen sie sich durch ihre Flexibilität optisch nahtlos in Gebäude integrieren.
Ein weiterer starker Vorteil ist das Verhalten bei Hitze. Während kristalline Module bei hohen Temperaturen messbar an Leistung verlieren, bleiben Dünnschichtmodule dank eines günstigeren Temperaturkoeffizienten (oft nur ca. -0,2 %/K) äußerst stabil.
Auch bei diffusem Licht, Streulicht oder leichter Bewölkung liefern sie noch verhältnismäßig gute Erträge. Das macht sie zu einer funktionalen Lösung für architektonische Spezialanforderungen.
Nachteile der Dünnschichtmodule im Überblick
Trotz der spezifischen Stärken weisen Dünnschichtmodule physikalische und wirtschaftliche Nachteile auf. Der gravierendste Punkt ist der Wirkungsgrad: Während klassische kristalline Solarmodule heute Standardwerte von 18 bis 24 Prozent erreichen, liegen Dünnschichtmodule lediglich bei 10 bis 16 Prozent. In der Praxis bedeutet das, dass Sie für die gleiche Stromausbeute deutlich mehr Dachfläche benötigen.
Ein weiteres physikalisches Phänomen ist die anfängliche Degradation. Besonders bei Modulen aus amorphem Silizium tritt in den ersten Betriebsmonaten der sogenannte Staebler-Wronski-Effekt auf. Dieser führt zu einem anfänglichen Leistungsverlust von bis zu 25 Prozent, bevor sich die Leistungswerte dauerhaft stabilisieren. Zudem fällt die Lebensdauer bei einigen Modellen kürzer aus als bei den etablierten Glas-Folie- oder Glas-Glas-Standardmodulen.
Direkter Vergleich: Dünnschichtmodule vs. Kristalline Module
| Eigenschaft | Dünnschichtmodule | Kristalline Module (Standard) |
| Wirkungsgrad | 10-16 % | 18-24 % |
| Flächenbedarf (pro kWp) | ca. 7-10 m² (1,5- bis 2-fach höher) | ca. 4-5 m² |
| Temperaturverhalten | Sehr stabil (geringer Leistungsverlust bei Hitze) | Gut (höherer Leistungsverlust bei Hitze) |
| Gewicht & Flexibilität | Extrem leicht, oft biegbar (1-5 Mikrometer Zellschicht) | Schwerer, starr (Glas-Folie oder Glas-Glas) |
| Eignung für Privatkunden | Kaum verfügbar, meist unwirtschaftlich | Der absolute Marktstandard für Hausdächer |
Ideale Einsatzgebiete für Dünnschichtmodule
Aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften werden Dünnschichtmodule heute vorwiegend in der modernen Architektur und im gewerblichen Sektor genutzt. Sie eignen sich hervorragend als gebäudeintegrierte Photovoltaik (BIPV). Man findet sie häufig an großen Baufassaden oder auf geschwungenen Dachkonstruktionen. Auch auf großen Industrie- und Leichtbauhallen, deren Statik keine schweren kristallinen Module samt Aufständerung trägt, sind sie eine bewährte Lösung. Im privaten Bereich kommen sie höchstens noch bei mobilen Nischenanwendungen wie Wohnmobilen oder Booten zum Einsatz. Überall dort, wo Gewicht, Form und Ästhetik zwingend Vorrang vor dem maximalen Flächenertrag haben, spielen diese Module ihre Stärken aus.
Wie viel kosten Dünnschichtmodule?
Die isolierte Betrachtung der Modulkosten führt bei der Dünnschicht-Technologie oft zu einer Fehlkalkulation. In der reinen Massenproduktion sind die Materialkosten pro Modul mit etwa 80 bis 120 Euro pro Kilowatt-Peak (kWp) zwar sehr günstig. Die fertige Solaranlage wird am Ende jedoch meist teurer als ein klassisches System. Der Grund dafür liegt im geringeren Wirkungsgrad: Da Sie für die gleiche Anlagenleistung mehr Module und eine wesentlich größere Dachfläche benötigen, steigen die Ausgaben für die Unterkonstruktion, das Montagematerial, die Verkabelung und die Arbeitszeit der Installateure massiv an. Die günstigen Materialkosten werden durch den hohen Montageaufwand zunichtegemacht. Für architektonische Sonderprojekte ist daher immer eine exakte Kalkulation der Gesamtsystemkosten durch einen Fachbetrieb erforderlich.
Die richtige Wahl für Ihre Photovoltaikanlage
Ob Dünnschichtmodule für Sie infrage kommen, hängt vollständig von der Art Ihres Gebäudes ab. Für private Hausbesitzer in Deutschland lässt sich eine klare Einordnung treffen: Dünnschichtmodule sind für das klassische Einfamilienhaus auf dem aktuellen Markt praktisch nicht mehr verfügbar und wirtschaftlich nicht sinnvoll.
Kristalline Solarmodule sind hier der unangefochtene Standard, da sie maximale Leistung auf dem begrenzten Raum eines Hausdachs liefern. Die Dünnschicht-Technologie positioniert sich heute als hochspezialisiertes Nischenprodukt für Industrieanlagen, großflächige Fassadenintegrationen oder Dächer, deren Statik schlichtweg keine andere Lösung zulässt. Wir helfen Ihnen gerne dabei, die technisch und wirtschaftlich effizienteste Lösung für Ihre individuellen Anforderungen zu finden.
Häufig gestellte Fragen zu Dünnschichtmodulen
Die Lebensdauer hängt stark von der Verarbeitungsqualität und dem Einsatzort ab. Hochwertige Dünnschichtmodule erreichen oft eine Laufzeit von 20 bis 25 Jahren. Sie gelten jedoch als etwas empfindlicher gegenüber extremen Witterungseinflüssen und mechanischen Belastungen als die robusten kristallinen Glas-Glas-Module.
Ja, Dünnschichtmodule gehen mit Teilverschattung in der Regel besser um. Durch ihre spezielle, oft streifenförmige Zellstruktur bricht bei einem lokalen Schatten nicht sofort die Leistung des gesamten Moduls ein. Zudem nutzen sie diffuses Streulicht sehr effizient.
Das Recycling ist technisch möglich, jedoch deutlich aufwendiger als bei Standardmodulen aus Silizium. Besonders Module, die Cadmiumtellurid (CdTe) enthalten, erfordern aufgrund der Toxizität des Materials spezielle, streng überwachte Recyclingverfahren. Die Industrie baut die entsprechenden Rücknahme- und Verwertungskapazitäten stetig aus.
Es existieren keine spezifischen Förderprogramme, die ausschließlich auf diese Modulart abzielen. Sie können jedoch die regulären staatlichen Förderungen für Photovoltaikanlagen in Anspruch nehmen. Dazu zählen zinsgünstige Kredite der KfW oder regionale Zuschüsse für den Ausbau erneuerbarer Energien.
Für ein typisches privates Hausdach sind sie nicht die richtige Wahl. Da sie für die gleiche Nennleistung die 1,5- bis 2-fache Fläche benötigen, nutzen Sie den begrenzten Platz auf einem Einfamilienhaus nicht optimal aus. Hier sind kristalline Module weitaus effizienter, günstiger in der Gesamtinstallation und liefern langfristig die besseren Erträge.