Heterojunction-Solarzellen (HJT)
Heterojunction-Zellen (HJT, früher auch HIT) kombinieren kristallines Silizium mit dünnen Schichten aus amorphem Silizium. Die Struktur erlaubt extrem hohe Leerlaufspannungen und einen außergewöhnlich guten Temperaturkoeffizienten. Kommerzielle HJT-Module erreichen Wirkungsgrade bis etwa 24,5 % und sind im Premiumsegment fest etabliert.
Was ist eine Heterojunction-Solarzelle?
Eine Heterojunction-Solarzelle (HJT) ist eine kristalline Silizium-Solarzelle mit zusätzlichen dünnen Schichten aus amorphem Silizium (a-Si) auf beiden Seiten des Wafers. Die Grenzflächen zwischen kristallinem und amorphem Silizium — die sogenannten Heteroübergänge — sind so glatt und gut passiviert, dass kaum Rekombinationsverluste auftreten.
Die Technologie wurde ursprünglich in den 1990er Jahren von Sanyo in Japan unter dem Namen HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer) entwickelt. Nach dem Auslaufen der Sanyo-Patente 2010 haben mehrere Hersteller eigene HJT-Lösungen am Markt etabliert.
Aufbau der Zelle
Von vorne nach hinten besteht eine typische HJT-Zelle aus:
- Transparente leitfähige Oxidschicht (TCO) als Antireflexionsschicht und Stromabnehmer
- p-dotiertes amorphes Silizium (einige Nanometer)
- Intrinsisches amorphes Silizium (Passivierung, ca. 5 nm)
- n-dotierter kristalliner Silizium-Wafer (Basis, ca. 150 µm)
- Intrinsisches amorphes Silizium auf der Rückseite
- n-dotiertes amorphes Silizium
- Transparente leitfähige Oxidschicht auf der Rückseite
- Silber-Fingergrid auf beiden Seiten
Da beide Seiten elektrisch aktiv sind, sind HJT-Zellen inhärent bifazial — sie nutzen Licht auch von der Rückseite und erreichen Rückseitenerträge von 85 bis 92 %, einer der höchsten Werte aller kommerziellen Zelltechnologien.
Wirkungsgrad und Temperaturverhalten
HJT zeigt drei Stärken, die sich im Feldbetrieb auszahlen:
| Merkmal | HJT | TOPCon | PERC |
|---|---|---|---|
| Typ. Modulwirkungsgrad | 22,5–24,5 % | 22,0–24,0 % | 20,0–22,0 % |
| Leerlaufspannung Voc | ~740 mV | ~720 mV | ~680 mV |
| Temperaturkoeffizient Pmax | -0,24 %/K | -0,30 %/K | -0,34 %/K |
| Bifazialität | 85–92 % | 80–85 % | 70–75 % |
| Labor-Rekord (Einzelzelle) | 26,8 % | 26,6 % | 24,5 % |
Der besonders niedrige Temperaturkoeffizient bedeutet, dass HJT-Module bei sommerlicher Modultemperatur (60–70 °C) deutlich weniger Ertrag verlieren als herkömmliche Module. In Süddeutschland oder in vollflächig montierten Gewerbedachanlagen können HJT-Module über das Jahr 2–4 % mehr Ertrag bringen als vergleichbare TOPCon-Module gleicher Nennleistung.
Wo HJT dominiert
Aufgrund der höheren Herstellungskosten hat sich HJT vor allem in Premium-Nischen etabliert:
- Hochwertige Eigenheimprojekte mit begrenzter Dachfläche und hohem Eigenverbrauch
- Gewerbedachanlagen in heißen Regionen, wo der Temperaturvorteil überproportional durchschlägt
- Floating-PV und Agri-PV, wo hohe Bifazialität und hohe Erträge bei Streulicht wichtig sind
- Architektur-integrierte Photovoltaik (BIPV), bei der die Farbe der TCO-Schicht gezielt in Fassaden eingesetzt wird
Ein bemerkenswerter Einsatzbereich ist die Raumfahrt-Photovoltaik: HJT-Module werden wegen ihres guten Temperaturverhaltens und ihrer Strahlungsfestigkeit in Satelliten und auf der Internationalen Raumstation verwendet.
Kosten- und Skalierungslage
Die Fertigung einer HJT-Zelle erfordert:
- Plasmaabscheidung (PECVD) der amorphen Siliziumschichten — teure Reinraumtechnik
- Niedertemperatur-Prozesse (< 200 °C), um die amorphen Schichten nicht zu zerstören
- Silber-Leitpasten mit niedriger Sintertemperatur — typisch teurer als Standardpasten
- Bifaziale Handhabung — Module sind im Prozess doppelseitig empfindlich
Die Zelle ist damit etwa 10–20 % teurer in der Herstellung als eine TOPCon-Zelle gleicher Größe. Einige chinesische Hersteller investieren massiv in HJT-Kapazität und senken die Kosten mit Skaleneffekten — der Vorsprung von TOPCon schmilzt langsam. Bis Ende der Dekade könnte HJT in bestimmten Segmenten marktdominant werden.
Perowskit-HJT-Tandem
Die nächste Evolutionsstufe ist das Perowskit-HJT-Tandem: Auf die HJT-Zelle wird eine dünne Perowskit-Schicht aufgebracht, die kurzwelliges Licht besonders effizient absorbiert. Im Labor wurden bereits Wirkungsgrade über 33 % demonstriert — weit oberhalb der theoretischen Grenze monokristalliner Silizium-Zellen. Die kommerzielle Umsetzung steht noch aus, ist aber in den Roadmaps mehrerer Hersteller für 2027–2029 vorgesehen.
Einschätzung für den deutschen Markt
In Deutschland sind HJT-Module derzeit im Neubauanteil noch eine Minderheit, ihr Anteil wächst aber stetig. Installateure bieten sie meist als Premium-Option an — höher beworben, höher bepreist, aber für anspruchsvolle Kunden mit begrenzter Dachfläche attraktiv. Die Entscheidung zwischen HJT und TOPCon ist in den meisten Fällen eine Abwägung zwischen etwas mehr Ertrag und spürbar höheren Modulkosten. Für die breite Masse der Dachanlagen bleibt TOPCon aus Kostengründen die wirtschaftlichere Wahl.