Solarmodule: PERC, TOPCon, HJT (Heterojunction Technology) und ABC (All Back Contact), Funktionsweise Vor- und Nachteile, Marktvergleich.
18.11.2025
Ein detaillierter Vergleich verschiedener Solarzellen-Technologien, insbesondere PERC (Passivated Emitter Rear Cell), TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), HJT (Heterojunction Technology) und ABC (All Back Contact) zeigt die wesentlichen Unterschiede auf.
Es geht um Funktionsweise, Herstellung und die jeweiligen Vor- und Nachteile jeder Technologie in Bezug auf Effizienz, Temperaturverhalten, Degradationsrate, Bifazialität und Kosten. Ältere Technologien wie PERC haben zwar noch den grössten Marktanteil, neuere N-Typ-Technologien wie TOPCon und HJT werden jedoch aufgrund überlegener Leistungskennzahlen wie höherem Wirkungsgrad und besserem Verhalten bei Schwaches Licht und hohen Temperaturen voraussichtlich an Bedeutung gewinnen. Insbesondere ABC-Zellen werden als die derzeit leistungsstärkste Option hervorgehoben, während die HJT- und TOPCon-Technologien als die Hauptkonkurrenten für die zukünftige Marktführerschaft im Photovoltaikbereich diskutiert werden.
I. Überblick.
Die Solarindustrie entwickelt sich stetig weiter, wobei TOPCon, HJT und PERC zu den bekanntesten Solarzellentechnologien gehören. Diese neuen Technologien führen zu Verbesserungen bei Effizienz, Haltbarkeit und Gesamtleistung von Solarmodulen. Der Vergleich der Zelltypen TopCon, HJT und ABC zielt darauf ab, die jeweiligen Vor- und Nachteile sowie ihre Eignung für verschiedene Anwendungsfälle darzustellen.
Die PERC-Technologie (Passivated Emitter Rear Cell) war lange Zeit die dominierende Technologie und hat den Umwandlungswirkungsgrad von Standard-Solarzellen historisch um über 50 % gesteigert. Aktuell besitzt PERC mit 75 % (Stand 2021) den höchsten Marktanteil, wird aber voraussichtlich in den nächsten zehn Jahren auf etwa 10 % zurückfallen. TOPCon und HJT sind N-Typ-Zelltechnologien, die zunehmend an Bedeutung gewinnen.
II. PERC-Zelltechnologie (Passivated Emitter and Rear Contact).
1. Funktionsweise und Struktur.
PERC-Solarzellen sind eine verbesserte Version herkömmlicher Solarzellen. Die Hauptstruktur einer Standard-Solarzelle besteht aus einem p-n-Übergang mit n-Typ- und p-Typ-Siliziumschichten. PERC-Zellen verfügen über eine zusätzliche Passivierungsschicht auf der Rückseite. Diese dielektrische Schicht erfüllt drei Hauptfunktionen, um Effizienzverluste zu reduzieren:
1. Reduzierung der Elektronenrekombination: Dies minimiert den Verlust von angeregten Elektronen, die nicht durch den Kontakt gegangen sind, und blockiert deren freien Fluss.
2. Lichtreflexion: Die Schicht reflektiert nicht absorbiertes Licht mit hoher Wellenlänge (über 1180 nm) zurück in die Zelle für einen zweiten Absorptionsversuch. Dadurch wird mehr einfallende Sonnenstrahlung absorbiert.
3. Wärmereduzierung: Durch die Reflexion von Licht mit längeren Wellenlängen, die normalerweise Wärme erzeugen, bleibt das Modul kühler und der Wirkungsgrad wird erhöht.
2. Vorteile und Nachteile.
Vorteile:
Höherer Wirkungsgrad (erreicht mühelos die 20 %-Grenze, bis zu 24,5 %), verbesserte Leistung bei schwachem Licht und hohen Temperaturen, überlegene Flächeneffizienz (weniger Module erforderlich), und geringere BOS-Kosten (Balance of System).
Nachteile:
Höhere Anfangskosten als herkömmliche Module, Empfindlichkeit gegenüber Verschattung.
III. TOPCon-Zelltechnologie (Tunnel Oxide Passivated Contact).
1. Funktionsweise und Struktur.
Die TOPCon-Variante gilt als eine simple Erweiterung der ursprünglich genannten PERC-Zellen. TOPCon-Zellen verwenden N-Typ-Silizium, welches mit Phosphor dotiert wird und weniger Abbau erleidet als das P-Typ-Silizium (Bor-dotiert) in PERC-Zellen. Der Name leitet sich von einer Tunneloxidschicht auf der Rückseite ab, die als Passivierungsschicht dient und die Rekombination von Ladungsträgern verhindert.
2. Vorteile und Nachteile.
Vorteile:
Eines der Hauptmerkmale ist das bessere Temperaturverhalten; die Module produzieren bei hohen Temperaturen mehr Strom. Der Temperaturkoeffizient ist niedriger als bei PERC (z. B. Trina TOPCon: -0,3% pro Grad Abweichung). TOPCon kann mit denselben Maschinen wie P-Typ/PERC-Zellen hergestellt werden, was den Herstellungsprozess einfacher und kostengünstiger macht. Höherer maximaler Wirkungsgrad (bis zu 28 %) als PERC.
Nachteile:
Höhere Herstellungskosten als herkömmliche Zellen aufgrund zusätzlicher Materialien und Schritte. Anfällig für Verunreinigungen.
Marktstellung:
TOPCon ist preislich der günstigste der verglichenen neuen Zelltypen. Es wird prognostiziert, dass TOPCon seinen Marktanteil von 10 % (2022) auf 60 % (2033) steigern und zum Standard werden wird.
IV. HJT-Zelltechnologie (Heterojunction Technology).
1. Funktionsweise und Struktur.
HJT-Zellen (Heteroverbindungstechnik) kombinieren zwei unterschiedliche Halbleitermaterialien: kristallines Silizium (c-Si) und amorphes Dünnschicht-Silizium (a-Si). Das kristalline Silizium bildet den Kern, und amorphes Silizium wird auf Vorder- und Rückseite aufgetragen.HJT-Zellen verwenden ebenfalls N-Typ-Wafer, was zu extrem niedrigen Leistungsverlusten führt und Phänomene wie LID (lichtinduzierte Degradation) und PID (potenzialinduzierte Degradation) verhindert.
2. Vorteile und Nachteile:
Vorteile:
Beste Leistungsparameter: HJT-Zellen bieten grundsätzlich die beste Zelle. Sie weisen den höchsten gemessenen Wirkungsgrad auf (bis zu 26,56 % monofazial, über 30 % bifazial).
Temperaturverhalten: HJT hat das beste Temperaturverhalten (niedrigster Temperaturkoeffizient von z. B. -0,24 %/°C). Dies ist besonders vorteilhaft in warmen Klimazonen.
Langzeitstabilität: Die Leistungsgarantie ist besser, z. B. 90,3 % nach 30 Jahren (Solyco). Die Degradationsrate ist geringer (nicht mehr als 12,6 % über 30 Jahre).
Bifazialität: HJT-Module sind von Natur aus bifazial (Vorder- und Rückseite können Strom erzeugen) und erreichen eine sehr hohe Bifazialität (bis zu 97 %), was die Energieausbeute um über 30 % steigern kann.
Schwachlichtverhalten: Besseres Schwachlichtverhalten als TopCon und PERC (ca. 2 bis 5 % mehr Ertrag).
Ästhetik: Die Farbkonsistenz wird ohne Farbunterschiede beibehalten, was sie zur bevorzugten Wahl für vollschwarze Solarmodule macht.
Nachteile:
Die Herstellung ist aufwendiger und komplexer als bei TOPCon und PERC, da die Technologie nicht leicht aus einer PERC-Zelle abgeleitet werden konnte. Sie ist teurer (10 % bis maximal 30 % Aufschlag auf TopCon) und empfindlich gegenüber Feuchtigkeit. Die Module sind tendenziell dünn und zerbrechlich.
V. ABC-Zelltechnologie (All Back Contact).
1. Funktionsweise und Struktur.
Die ABC-Zelltechnologie (All Back Contact) ist eine innovative und hocheffiziente Technologie, die als eine Erweiterung von beiden Zelltypen (TOPCon/HJT) oder als eine TopCon-Zelle mit mehr Leistung beschrieben wird. Das Schlüsselmerkmal ist, dass sich alle positiven und negativen Metallelektroden auf der Rückseite der Solarzellen befinden. Dies führt zu einer spiegelglatten Oberfläche auf der Vorderseite, da dort keine Gitterlinien (Busbars) vorhanden sind.
2. Vorteile und Nachteile.
Vorteile:
Höchste Leistung und Effizienz: Durch die Eliminierung der Gitterlinien auf der Vorderseite kann mehr Sonnenlicht absorbiert werden, was zu einer höheren Leistung pro Modul führt. ABC-Module erzielen aktuell die höchste Leistung pro Modul bei gleicher Grösse (z. B. Ico ABC: 475 Watt).
Ästhetik: Die Vorderseite ist vollständig schwarz, was optische Verluste reduziert und die ästhetische Attraktivität erhöht.
Verschattungsmanagement: Hersteller wie Ico und Longi haben ein integriertes Verschattungsmanagement, das es ermöglicht, kleine Teile des Moduls ausserhalb des Stromflusses zu lassen, sodass das Modul auch bei Teilverschattung mehr Strom produzieren kann.
Schwachlichtverhalten: Gutes Schwachlichtverhalten, vergleichbar mit HJT.
Nachteile:
ABC-Zellen sind aktuell die teuersten der verglichenen Technologien (man rechnet mit etwa 50 % mehr Preis im Vergleich zu TOPCon-Zellen). Die Technologie ist relativ neu, und es gibt noch nicht viele Hersteller, was die Konkurrenz und damit den Preisverfall begrenzt.
VI. Direkter Vergleich der Zelltechnologien (TOPCon, HJT, ABC, PERC).
1. Leistung und Wirkungsgrad (Wattzahl pro Modul).
Der Wirkungsgrad der Zellen ist ein entscheidendes Vergleichskriterium.
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Technologie |
Höchste Effizienz (max.) |
Wattzahl pro Modul (Beispiel) |
Direkte Beobachtung |
|
ABC (All Back Contact) |
– |
475 Watt (bei gleicher Modulgröße) |
Hat aktuell die höchste Leistung pro Modul und den besten Wirkungsgrad. ABC kann als eine verbesserte TOPCon-Zelle mit mehr Leistung pro Modul angesehen werden. |
|
HJT (Heterojunction) |
26,56 % / 26,07 % (monofacial) |
Meistens gleich viel oder nicht viel mehr als TOPCon |
HJT hängt leistungstechnisch (Wattzahl) aktuell hinter TOPCon her. |
|
TOPCon |
26,10 % / max. 28 % |
– |
TOPCon-Zellen können häufig mehr Leistung pro Modul aufweisen als HJT. |
|
PERC |
24,50 % / max. 24 % |
– |
PERC-Module erzielen einen um etwa 1 % höheren Wirkungsgrad als herkömmliche Module und übertreffen mühelos die 20 %-Grenze. |
2. Temperatur- und Schwachlichtverhalten.
Die Leistung von Solarmodulen nimmt ab, wenn die Temperatur steigt. Ein niedriger Temperaturkoeffizient (TK) ist daher vorteilhaft.
|
Technologie |
Temperaturkoeffizient (Verlust pro Grad Abweichung) |
Schwachlichtverhalten |
|
HJT |
-0,24 %/°C (bestes Verhalten im direkten Vergleich) / 0,21 %/°C |
Sehr gut; 2 bis 5 % mehr Ertrag als TOPCon. Die amorphen Zellschichten sorgen für ein besseres Schwachlichtverhalten. |
|
ABC |
-0,26 %/°C |
Gut; 2 bis 5 % mehr Ertrag als TOPCon. |
|
TOPCon |
-0,3 %/°C (schlechtestes Verhalten im direkten Vergleich) / <0,3 %/°C |
Besser als PERC, aber schlechtester im Vergleich zu ABC und HJT. |
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PERC |
<0,4 %/°C |
Verbessert im Vergleich zu herkömmlichen Zellen. |
HJT-Zellen sind am wenigsten von Temperaturschwankungen betroffen und eignen sich daher hervorragend für den Einsatz an Orten mit hohen Temperaturen.
3. Degradation und Garantie.
Die Leistungsgarantie beschreibt die langfristige Leistung der Module.
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Technologie |
Leistungsgarantie (nach 30 Jahren) |
Allgemeine Degradationseigenschaften |
|
HJT |
90,3 % (beste Langzeitleistung) |
Geringere Degradationsrate, da sie aus n-Typ-Wafern ohne B-O-Bindung (kein LID) hergestellt werden. Der Leistungsverlust wird über 30 Jahre nicht mehr als 12,6 % betragen. |
|
ABC |
Mittelfeld |
– |
|
TOPCon |
87 % (schlechteste Langzeitleistung) |
Geringere Degradation im ersten Jahr und über 25 Jahre im Vergleich zu PERC. |
|
PERC |
– |
Unsicherheit hinsichtlich der langfristigen Haltbarkeit ist möglich, da es sich um eine relativ neue Technologie handelt. |
4. Kosten und Herstellungskomplexität.
Die Kosten hängen stark von der Herstellerbasis und der Produktionsreife ab.
|
Technologie |
Kosten im Vergleich zu TOPCon |
Herstellungskomplexität |
|
ABC |
Deutlich teurer (aktuell ca. 50 % Preisaufschlag). |
Relativ neu in der Fertigung; es gibt noch nicht viele Hersteller. |
|
HJT |
Teurer (ca. 10 bis maximal 30 % Aufschlag). |
Komplex und kostspielig. Produktionslinie ist nicht mit den aktuellen Technologien kompatibel. Erfordert nur 5–7 Fertigungsschritte, aber spezielle Ausrüstung. |
|
TOPCon |
Günstigste (unter den neuen N-Typ-Technologien). |
Einfacher und kostengünstiger Herstellungsprozess. Kann mit denselben Maschinen wie P-Typ-Solarzellen hergestellt werden (Erweiterung der PERC-Zelle). |
|
PERC |
Günstiger als HJT und TOPCon. |
Kostengünstiger Kompromiss zwischen Effizienz und Massenproduktion. |
5. Bifazialität.
Die Bifazialität beschreibt die Fähigkeit, Strom von beiden Seiten zu erzeugen.
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Technologie |
Bifazialitätsfaktor |
|
HJT |
92 % (höchster Wert). Die Bifazialität kann bis zu 97 % betragen. |
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TOPCon |
85 %. Hat eine höhere Bifazialität als PERC. |
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PERC |
70 %. |
|
ABC |
Standardmäßig All Back Contact, keine Angaben zur Bifazialität im Vergleich, jedoch Fokus auf Maximierung der Vorderseitenleistung. |
6. Spezifische Anmerkungen.
ABC: Durch die All-Back-Contact-Variante sind alle elektrischen Kontakte auf der Rückseite, was die spiegelglatte Oberfläche ermöglicht und die Absorption von Sonnenlicht auf der Vorderseite maximiert, da keine Gitterlinien vorhanden sind. ABC ist häufig eine Verbesserung von TOPCon-Zellen. Ico und Longi integrieren bei ABC ein spezielles Verschattungsmanagement.
HJT: HJT-Paneele sind anfällig für Feuchtigkeit. HJT-Zellen sind von Natur aus bifazial. Es wird erwartet, dass bald eine Kombination aus HJT-Zelle und ABC-Technologie erhältlich sein wird (von Longi auf der Intersolar vorgestellt).
TOPCon: TOPCon ist eine simple Erweiterung der PERC-Zellen, durch Hinzufügen einer Tunneloxidschicht auf der Rückseite.
Marktentwicklung und Zukunftsaussichten.
Die Marktentwicklung zeigt einen klaren Trend weg von der P-Typ-PERC-Technologie hin zu den N-Typ-Technologien TOPCon und HJT.
Prognostizierte Marktanteile (ITRPV Bericht 2022).
|
Technologie |
Marktanteil Aktuell (ca. 2021/2022) |
Prognostizierter Marktanteil (2033) |
|
PERC (p-Typ) |
75 % (Marktführer) |
Sinkt auf ca. 10 %. |
|
TOPCon (n-Typ) |
8 % (2020) / ca. 10 % (2022) |
Steigt auf 60 % und entwickelt sich zum Standard. |
|
HJT (n-Typ) |
2,5 % (2021) / ca. 9 % (2023) |
Steigt auf über 25 % (innerhalb der nächsten zehn Jahre). |
Trends und Herausforderungen.
1. PERC-Technologie: Obwohl PERC derzeit mit 75 % (2021) den höchsten Marktanteil hat, wird erwartet, dass der Anteil in den nächsten 10 Jahren massiv sinkt. PERC-Zellen könnten in den nächsten Jahren aufgrund der überlegenen Umwandlungseffizienz von N-Typ-Solarzellen vom Markt verschwinden.
2. TOPCon-Technologie: TOPCon wird voraussichtlich den größten Zuwachs verzeichnen und sich zum Standard-Silizium-Wafer-Typ entwickeln. Der größte Anstieg wird ab 2024 erwartet. Dies liegt daran, dass TOPCon-Solarzellen ähnliche Produktionslinien wie PERC/PERT verwenden können, was den Umstieg für große Hersteller wie Trina Solar, Jinko Solar und LONGi kostengünstig macht.
3. HJT-Technologie: HJT-Zellen bieten höhere Effizienz und Bifazialität als TOPCon. Trotz dieser Vorteile wird die Umsetzung der HJT-Zelltechnologie durch höhere Produktionskosten und die Inkompatibilität der Produktionslinien mit aktuellen Technologien erschwert. Es wird erwartet, dass HJT bis 2026 einen Marktanteil von 12 % und bis 2029 von 15 % erreichen wird.
4. ABC-Technologie: ABC ist relativ neu in der Fertigung, was aktuell noch zu deutlich höheren Preisen führt (ca. 50 % Aufschlag im Vergleich zu TOPCon). Da jedoch viele Hersteller aufrüsten möchten, um in diesem Bereich mitzuspielen, wird ein massiver Preisverfall erwartet, wodurch sich die Preise von ABC an die der anderen Zelltypen angleichen sollen.
5. Kombinationen: Die Solarbranche arbeitet an der Überlagerung von Technologien, beispielsweise die Kombination von HJT und ABC (von Longi auf der Intersolar vorgestellt). Auch die Kombination von HJT und Perowskit wird erforscht, wodurch ab 2025 voraussichtlich eine Modulleistung von 800 W und ein Zellwirkungsgrad von 28 % erreicht werden könnten.
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