Dübendorf/Zürich – Neue Materialien könnten die Solarenergie revolutionieren, doch Effizienz allein reicht nicht aus. Eine aktuelle Studie der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Zusammenarbeit mit internationalen Partnern zeigt, dass Stabilität, Skalierbarkeit und frühzeitige Kooperation zwischen Forschung und Industrie entscheidend sind, um innovative Solarzellen erfolgreich auf den Markt zu bringen. Die Ergebnisse wurden am 24. Februar 2026 in Nature Energy veröffentlicht.
Nicht jede im Labor vielversprechende Technologie schafft den Sprung in die industrielle Produktion. Häufig scheitern Projekte an hohen Produktionskosten, schwieriger Skalierbarkeit oder der Konkurrenz etablierter Silizium-Solarzellen. Die Empa-Forscherinnen und -Forscher untersuchten am Beispiel von Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) und Perovskit-Solarzellen, wie solche Hindernisse überwunden werden können.
CIGS-Zellen erreichten bereits in den 1990er- und 2000er-Jahren Rekordeffizienzen. Weltweit wurden Start-ups gegründet und erhebliche Investitionen getätigt, auch an der Empa. Doch der komplexe Herstellungsprozess machte die Massenproduktion zu teuer, besonders nach dem Rückgang der Siliziumpreise. Die Siliziumtechnologie dominierte weiterhin den Markt.
Perovskit-Solarzellen, seit rund 20 Jahren erforscht, bieten ebenfalls hohe Effizienz und könnten potenziell kostengünstig über Druckverfahren hergestellt werden. 2025 wurden weltweit über 500 Millionen US-Dollar in diese Technologie investiert. Dennoch fehlt es an Stabilität: Perovskite reagieren empfindlich auf Feuchtigkeit, Licht und Temperatur und wurden bislang kaum langfristig unter realen Bedingungen getestet.
„Es reicht nicht, nur Effizienzrekorde zu brechen. Für die Industrie sind Lebensdauer, Zuverlässigkeit und kostengünstige Produktion entscheidend“, betont Mirjana Dimitrievska, Leitende Forscherin an der Empa und Erstautorin der Studie. In der Forschung hingegen dominieren Effizienzsteigerungen, da sie Publikationen und Fördermittel erleichtern.
Die Studie plädiert für eine frühere Zusammenarbeit von Forschung und Industrie. Negative Ergebnisse sollten offener geteilt werden, um redundante Entwicklungen zu vermeiden. Forschungsinstitute wie die Empa seien besonders geeignet, da sie enger mit der Industrie verbunden sind als Universitäten. Förderinstrumente wie Innosuisse könnten gezielt Produktentwicklungen unterstützen.
Trotz der Herausforderungen sehen die Forscher Potenzial: CIGS erlebt in Nischenanwendungen einen Aufschwung, und bei Perovskiten wird intensiv an Stabilitätslösungen gearbeitet. Beide Technologien ergänzen Siliziumzellen durch ihre Leichtigkeit, Flexibilität und Dünnheit – ideal für smarte Textilien, das Internet der Dinge oder mobile Anwendungen. Kombinationen von Silizium mit CIGS oder Perovskit in Tandemzellen könnten die Effizienz weiter steigern.
„Silizium ist nicht der optimale Halbleiter für alle Anwendungen“, relativiert Dimitrievska. Mit kontinuierlichen Investitionen, enger Kooperation und gezielter Förderung könnten die neuen Materialien ähnliche Erfolge erzielen wie CIGS in der Vergangenheit. Die Studie unterstreicht damit die strategische Bedeutung langfristiger Partnerschaften zwischen Forschung und Industrie für die nachhaltige Energieproduktion.
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