Heterojunction erklärt: Die Zelltechnik hinter dem SpaceX-Auftrag

Ein Anlagenbauer aus Unterfranken liefert eine komplette Fertigungslinie für Solarzellen an SpaceX. Die Technik dahinter heißt Heterojunction, kurz HJT. Sie steckt auch in Modulen, die auf deutschen Hausdächern liegen. Wir erklären, wie eine HJT-Zelle aufgebaut ist, warum sie so gut mit Wärme zurechtkommt, wo ihre Schwächen liegen und was die Meldung für Ihre eigene Planung bedeutet.

Der Anlass: ein Großauftrag aus Texas

Die Singulus Technologies AG aus Kahl am Main hat am 10. November 2026 per Pflichtmitteilung an die Börse (Ad-hoc-Meldung) bekannt gegeben, dass SpaceX eine schlüsselfertige Produktionslinie für HJT-Solarzellen bestellt hat. Die erste Linie hat laut Unternehmen ein Volumen von über 60 Millionen Euro. Sie soll in der ersten Jahreshälfte 2027 ausgeliefert werden, weitere Linien sind geplant. Langfristig ist in der Mitteilung von einem Ausbau auf mehr als 100 Gigawatt die Rede. Das ist ein erklärtes Ziel, einen Zeitplan dafür nennt die Mitteilung nicht.

Laut dem Fachportal Solarserver will SpaceX die Zellen für eigene Satelliten in seinem Werk in Bastrop (Texas) einsetzen. Die beiden Unternehmen arbeiten seit März 2026 zusammen, SpaceX hat Singulus dafür auch finanziell unterstützt. Warum SpaceX sich für Heterojunction entschieden hat, sagen beide Unternehmen nicht. Ein Blick auf die Technik zeigt aber, warum sie für viele Anwendungen interessant ist.

Das Grundproblem jeder Solarzelle: Verluste an der Oberfläche

Trifft Licht auf Silizium, löst es Elektronen aus ihrer Bindung. Zurück bleibt jeweils eine Lücke, die sich wie eine positive Ladung verhält und Loch genannt wird. Elektronen und Löcher müssen zu getrennten Kontakten wandern, damit Strom fließt. Unterwegs können sie sich aber wieder treffen und gegenseitig auslöschen. Die Energie geht dann als Wärme verloren. Fachleute sprechen von Rekombination.

Besonders häufig passiert das an den Oberflächen des Wafers und dort, wo Metall direkt auf dem Silizium sitzt. An der Oberfläche endet das regelmäßige Kristallgitter abrupt. Es bleiben offene chemische Bindungen zurück, die wie Fallen für Ladungsträger wirken. Wer diese Fallen unschädlich macht, „passiviert“ die Oberfläche. Je besser die Passivierung, desto höher die Spannung, die eine Zelle aufbauen kann, und desto höher ihr Wirkungsgrad.

Alle modernen Zelltypen kämpfen um genau diesen Punkt. Bei TOPCon trennt eine extrem dünne Oxidschicht den Kontakt vom Wafer. Bei Heterojunction übernehmen das Schichten aus amorphem Silizium.

So ist eine HJT-Zelle aufgebaut

Das Herzstück ist ein kristalliner Siliziumwafer, meist aus n-dotiertem Silizium (mit Phosphor, also mit einem kleinen Überschuss an Elektronen). Er ist typischerweise 130 bis 180 Mikrometer dick, etwa so dick wie ein bis zwei Blatt Papier. Hier wird das Licht absorbiert und hier entstehen die Ladungsträger.

Auf beide Seiten dieses Wafers kommen nacheinander:

• Intrinsisches amorphes Silizium (undotiert, meist unter 10 Nanometer dick): Die Schicht enthält viel Wasserstoff. Die Wasserstoffatome binden sich an die offenen Bindungen der Waferoberfläche und entschärfen so die Ladungsträgerfallen. Das ist die eigentliche Passivierung.
• Dotiertes amorphes Silizium (wenige Nanometer): auf einer Seite p-dotiert, auf der anderen n-dotiert. Diese Schichten wirken wie Einbahnstraßen. Die eine lässt bevorzugt Löcher durch, die andere Elektronen.
• Transparente leitfähige Schicht (englisch TCO, meist Indiumzinnoxid, kurz ITO, etwa 70 bis 80 Nanometer): Amorphes Silizium leitet Strom seitlich nur schlecht. Die TCO-Schicht sammelt den Strom ein, ist aber durchsichtig und wirkt zugleich als Antireflexschicht. Sie gibt HJT-Zellen ihren leicht bläulichen Schimmer.
• Metallkontakte: feine Kontaktfinger, meist aus Silberpaste, auf Vorder- und Rückseite.

Weil die Zelle auf beiden Seiten gleich aufgebaut ist und beide Seiten mit durchsichtigen Schichten abschließen, kann sie Licht von vorne und hinten nutzen. Viele Hersteller legen die p-Schicht inzwischen auf die Rückseite („Rear Junction“). Das entlastet die vordere TCO-Schicht, weil der Strom dann stärker durch den gut leitenden Wafer selbst fließt.

Warum der Aufbau so hohe Spannungen erlaubt

Das Entscheidende ist, dass das Metall nirgends direkt auf dem kristallinen Silizium sitzt. Zwischen Wafer und Kontakt liegen immer die passivierenden Schichten. Dadurch gehen an den Kontakten kaum Ladungsträger verloren. HJT-Zellen erreichen deshalb Leerlaufspannungen von über 700 Millivolt. Die Leerlaufspannung ist die Spannung, die eine Zelle ohne angeschlossenen Verbraucher liefert. Sie ist ein guter Gradmesser dafür, wie verlustarm eine Zelle arbeitet.

Gefertigt bei nur rund 200 Grad

Ein großer Unterschied zu PERC und TOPCon liegt in der Fertigung. Bei diesen Zelltypen gibt es Hochtemperaturschritte. Unter anderem werden die Silberkontakte bei bis zu rund 800 °C in die Zelle „gefeuert“. Das amorphe Silizium einer HJT-Zelle würde solche Temperaturen nicht überstehen: Der Wasserstoff würde entweichen und die Passivierung wäre dahin. HJT-Zellen werden deshalb komplett bei niedrigen Temperaturen hergestellt, die Kontakte härten bei etwa 200 °C aus.

Die Prozesskette besteht im Kern aus vier Schritten:

1. Texturieren und Reinigen in Chemiebädern: Die Oberfläche wird mikroskopisch aufgeraut, damit weniger Licht reflektiert wird, und extrem sauber gemacht. Jede Verunreinigung würde später die Passivierung stören.
2. Abscheiden des amorphen Siliziums im Vakuum, meist per PECVD (plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung). Dabei werden Silizium und Wasserstoff aus Gasen in einem Plasma auf den Wafer aufgebracht.
3. Aufbringen der TCO-Schicht per Sputtern, ebenfalls im Vakuum. Dabei werden Atome aus einer Materialplatte herausgeschlagen und schlagen sich auf dem Wafer nieder.
4. Drucken der Kontakte mit einer speziellen Niedertemperatur-Silberpaste und anschließendes Aushärten.

Genau diese drei Disziplinen, also Nasschemie, Vakuumbeschichtung und Wärmebehandlung, nennt Singulus als Kern seiner Anlagenplattform. Die niedrigen Temperaturen haben einen weiteren Vorteil: Sie belasten den Wafer weniger. Deshalb eignet sich HJT gut für besonders dünne Wafer, die Material sparen und Gewicht reduzieren.

Stärken und Schwächen im Vergleich

¹ Kiwa PVEL Scorecard 2026, Medianwerte der letzten drei Jahre; für HJT lagen weniger Proben vor. ² Typische Werte für Zellen bzw. Module. ³ ITRPV, 17. Ausgabe (2026), gerundet; Silber bezogen auf eine Zelle im Standardformat M10.

Stärke 1: Weniger Leistungsverlust bei Hitze

Solarmodule verlieren Leistung, wenn sie warm werden. Wie stark, beschreibt der Temperaturkoeffizient. Zellen mit hoher Spannung reagieren weniger empfindlich auf Wärme, und hier punktet HJT. Bei 60 °C Modultemperatur entspricht der Unterschied zu TOPCon rechnerisch etwa einem Prozentpunkt Leistung. Mehr zu den physikalischen Hintergründen lesen Sie in unserem Beitrag „Temperaturkoeffizient: Warum Hitze Solarmodulen Leistung kostet“.

Stärke 2: Licht von beiden Seiten

Wegen des symmetrischen Aufbaus nutzen HJT-Zellen Licht, das auf die Rückseite fällt, besonders gut. Diese Eigenschaft heißt Bifazialität. Bei einem Glas-Glas-Modul auf einem Carport, einer Pergola oder einem Freiflächengestell mit hellem Untergrund bringt das zusätzlichen Ertrag. Auf einem klassischen Schrägdach, wo die Modulrückseite kaum Licht bekommt, spielt sie dagegen nur eine geringe Rolle.

Schwäche 1: Silber und Indium

Weil die Kontakte nicht gefeuert werden dürfen, braucht HJT spezielle Niedertemperatur-Pasten. Sie leiten schlechter und erfordern mehr Silber. Laut der Technologie-Roadmap ITRPV des Maschinenbauverbands VDMA lag der Silberbedarf 2025 bei rund 100 Milligramm je Zelle, mehr als bei TOPCon. Die Branche arbeitet an silberbeschichtetem Kupfer und galvanisch abgeschiedenen Kupferkontakten. Für 2036 erwartet die Roadmap nur noch etwa 40 Milligramm je HJT-Zelle. Ähnlich ist es beim Indium in der TCO-Schicht: Es ist ein knapper Rohstoff, an indiumärmeren oder -freien Alternativen wird geforscht.

Schwäche 2: teure Anlagen, kleiner Markt

Die Vakuumanlagen für HJT sind aufwendig, und eine bestehende PERC-Fabrik lässt sich kaum umrüsten. Viele Hersteller sind deshalb von PERC auf das verwandte TOPCon umgestiegen. So erklärt sich, warum HJT trotz guter Eigenschaften 2025 nur etwa 5 Prozent der weltweiten Zellproduktion ausmachte. Die ITRPV erwartet für HJT einen relativ stabilen Anteil, TOPCon bleibt nach ihrer Prognose die führende Technik.

Forschung: HJT als Grundlage für Rekorde

Die Idee ist nicht neu. Anfang der 1990er-Jahre meldete der japanische Hersteller Sanyo seine HIT-Zelle zum Patent an, ein früher Vertreter der Technik. Seitdem hat sich der Wirkungsgrad stetig verbessert:

• 26,7 % erreichte Kaneka 2017 mit einer HJT-Zelle, bei der beide Kontakte auf der Rückseite liegen.
• 26,81 % meldete der Modulhersteller Longi für eine HJT-Zelle mit Kontakten auf beiden Seiten. Den Aufbau beschrieb ein Team mit der TU Delft 2023 in der begutachteten Fachzeitschrift Nature Energy. Der Kniff war eine besonders gut leitende, teilweise kristalline („nanokristalline“) Siliziumschicht für die Löcher.
• 27,81 % erzielte Longi im April 2025 mit einer Rückkontaktzelle mit Heterojunction-Elementen, gemessen vom Institut für Solarenergieforschung Hameln (ISFH). Inzwischen liegt der Rekord dieses Zelltyps noch höher. Mehr dazu in unserem Beitrag „Rückkontakt-Solarzellen: Was hinter dem 28,29-%-Rekord steckt“.

Spannend ist HJT auch als Unterbau für Tandemzellen. Dabei wird eine Perowskit-Zelle auf eine Siliziumzelle gesetzt, sodass beide unterschiedliche Teile des Sonnenlichts nutzen. Das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) stellte 2021 mit einer Perowskit-Silizium-Tandemzelle einen Weltrekord von 29,80 % auf. Die Unterzelle war eine Silizium-Heterojunction-Zelle, gemessen hat das Kalibrierlabor des Fraunhofer ISE. Der Grund für diese Wahl: Die Perowskit-Schichten vertragen keine hohen Temperaturen, und HJT-Zellen bringen schon eine leitfähige TCO-Oberfläche mit, auf der die Oberzelle aufgebaut werden kann.

Wichtig für die Einordnung: Bei allen genannten Rekorden handelt es sich um einzelne, optimierte Zellen und nicht um Module in Serienfertigung. Module erreichen immer einige Prozentpunkte weniger, und vom Laborrekord bis zum Serienprodukt vergehen in der Regel mehrere Jahre.

Was bedeutet das für Sie?

• Der SpaceX-Auftrag ändert für Ihr Dach vorerst nichts. Die Linie geht 2027 in Betrieb und produziert für Satelliten. Interessant ist die Meldung vor allem als Zeichen, dass Anlagenbau für Solarzellen aus Deutschland international gefragt ist.
• HJT-Module sind schon heute erhältlich, wenn auch seltener als TOPCon-Module. Beim Wirkungsgrad liegen beide Techniken im Handel nah beieinander. Die Unterschiede zeigen sich eher im Detail.
• Bei Hitze im Vorteil: Wer Module ohne gute Hinterlüftung montiert, etwa dachintegriert oder sehr flach, profitiert vom besseren Temperaturkoeffizienten am meisten. Auf einem gut hinterlüfteten Dach in Niedersachsen ist der Jahresgewinn gegenüber TOPCon dagegen meist überschaubar.
• Bifazialität nur dort mitbezahlen, wo sie wirkt: Auf Carports, Pergolen, Zäunen oder Flachdach-Aufständerungen mit hellem Untergrund lohnt es sich, darauf zu achten. Auf dem Schrägdach ist sie zweitrangig.
• Das Gesamtpaket zählt: Garantiebedingungen, jährliche Leistungsabnahme, Glas-Glas- oder Glas-Folie-Aufbau und der Preis pro Kilowattpeak sind für die Entscheidung meist wichtiger als die Zelltechnik allein. Ob sich ein bestimmtes Modul für Ihr Dach rechnet, muss im Einzelfall verglichen werden.
• Der Wechselrichter muss passen: HJT-Module funktionieren mit jedem geeigneten Wechselrichter. Entscheidend ist, dass Spannung und Strom des Modulstrangs zu den Eingängen und MPP-Trackern des Geräts passen.

Sie möchten wissen, welche Module und welcher SolaX-Wechselrichter zu Ihrem Dach passen? Einen Überblick über die Technik, die wir verbauen, finden Sie unter Unsere Technik. Ein persönliches Angebot können Sie hier anfordern.

Quellen

• „Großauftrag von SpaceX für Produktionsanlagen zur Herstellung fortschrittlicher HJT-Solarzellen“, Singulus Technologies AG (Ad-hoc-Mitteilung über pressetext), 10.11.2026: pressetext.com
• „Photovoltaik: Singulus liefert Fertigungslinie für Heterojunction-Solarzellen an SpaceX“, Solarserver, 11.11.2026: solarserver.de
• „Singulus erhält SpaceX-Auftrag über mehr als 60 Millionen Euro für HJT-Solarzellenproduktion“, pv magazine Deutschland, 12.11.2026: pv-magazine.de
• „ITRPV Expects TOPCon To Lead As BC And Tandem Technologies Expand“ (Zusammenfassung der ITRPV, 17. Ausgabe, VDMA), TaiyangNews, 2026: taiyangnews.info
• Lin, H. et al.: „Silicon heterojunction solar cells with up to 26.81% efficiency achieved by electrically optimized nanocrystalline-silicon hole contact layers“, Nature Energy 8 (2023), begutachtet: nature.com
• „A breakthrough that makes solar panels better than ever“, TU Delft, 04.05.2023: tudelft.nl
• „LONGi Sets Dual World Records in Solar Cell Efficiency for HIBC and Tandem Technologies“, Longi (Pressemitteilung), 22.04.2025: longi.com
• „Photovoltaik: HZB holt Weltrekord-Wirkungsgrad für Tandemsolarzellen zurück“, Solarserver, 22.11.2021: solarserver.de
• „‚Arbeitspferd‘ der Photovoltaik erstmals mit Perowskit zu Tandem kombiniert“ (HZB/ISFH), chemie.de, 28.02.2022: chemie.de
• „Heterojunction solar cell“, Wikipedia (englisch), Überblick zu Aufbau, Fertigung und Geschichte, abgerufen am 13.11.2026: wikipedia.org
• Kiwa PVEL: PV Module Reliability Scorecard 2026 (Temperaturkoeffizienten), zitiert nach unserem Beitrag vom 09.10.2026: pvpower.me