Wann sind Solarmodule am effizientesten?

Wenn Sie Solarmodule kaufen, sollten Sie wissen, wie effizient sie sind. Der Wirkungsgrad von Solarmodulen hängt in der Regel von der Absorption ab, die sie erreichen können. Solarmodule sind am effizientesten, wenn die Sonne direkt und nicht in einem Winkel auf sie trifft. Das ist jeden Tag gegen 12 Uhr mittags der Fall.

Solarmodule sind in der Regel in der Lage, 15 bis 22 % der Sonnenenergie in nutzbare Energie umzuwandeln, was von Faktoren wie Platzierung, Ausrichtung, Wetterbedingungen und ähnlichem abhängt. Die Menge des Sonnenlichts, die Solarmodulsysteme in Strom umwandeln können, wird als Leistung bezeichnet, und das Ergebnis bestimmt den Wirkungsgrad des Solarmoduls. Es ist wichtig zu verstehen, dass der Wirkungsgrad einer einzelnen Solarzelle nicht gleichzusetzen ist mit dem Wirkungsgrad von Solarmodulen als System. Während der Wirkungsgrad von Solarmodulen im Allgemeinen bei 15-20 % liegt, kann der Wirkungsgrad von Solarzellen in einigen Fällen 42 % erreichen.

Sofern nicht anders angegeben, wird die Leistung von Solarzellen jedoch unter Laborbedingungen gemessen. Obwohl 42 % eine beeindruckende Leistung sind, unterscheiden sich die Bedingungen im Labor von denen im wirklichen Leben, so dass dieser Wert für private Nutzer nicht zutreffend ist. Monokristalline Solarmodule, auch einkristalline Zellen genannt, werden aus reinstem Silizium hergestellt. Ein Kristall dieser Art von Silizium wird in einem komplexen Verfahren zu einem langen Stab gezüchtet.

Der Stab wird dann in Wafer geschnitten, aus denen die Solarzellen entstehen. Monokristalline Solarzellen sind dafür bekannt, dass sie im Vergleich zu den anderen beiden Arten von Solarzellen unter Standardtestbedingungen den höchsten Wirkungsgrad aufweisen. Der derzeitige Wirkungsgrad monokristalliner Solarzellen liegt bei 22-27 %. Monokristalline Solarmodule sind an den abgerundeten Kanten und der dunklen Farbe zu erkennen.

Solarmodule aus polykristallinen Solarzellen, auch multikristalline Zellen genannt, haben einen etwas geringeren Wirkungsgrad als solche aus monokristallinen Solarzellen. Dies ist auf die Art der Herstellung zurückzuführen. Das Silizium wird nicht als einzelne Zelle gezüchtet, sondern als Block von Kristallen. Diese Blöcke werden dann in Wafer geschnitten, um einzelne Solarzellen herzustellen.

Der derzeitige Wirkungsgrad von polykristallinen Solarmodulen liegt bei 15-22 %. Ein polykristallines Solarmodul erkennen Sie an seinem quadratischen Schnitt und seiner blau gesprenkelten Farbe. Dünnschicht-Solarmodule werden hergestellt, indem ein Substrat aus Glas, Kunststoff oder Metall mit einer oder mehreren dünnen Schichten aus photovoltaischem Material überzogen wird. Dünnschichtsolarmodule sind in der Regel flexibel und haben ein geringes Gewicht.

Es ist bekannt, dass sich Dünnschicht-Solarmodule etwas schneller abbauen als mono- und polykristalline Solarmodule. Die Herstellung dieser Art von Paneelen ist weniger komplex, daher ist ihre Leistung um 5 % geringer als die Effizienz monokristalliner Solarmodule. Normalerweise erreichen Dünnschichtzellen einen Wirkungsgrad von 15-22 %. Auf der Oberfläche der Solarzellen bildet sich Eis, wenn keine Siliziumbeschichtung aufgebracht wird.

Die Eisbildung kann den Wirkungsgrad von Solarzellen um 25 bis 100 % verringern. Damit sich chemische Rückstände auflösen, müssen mindestens 20 mm Niederschlag auf die Oberfläche der Solarzellen fallen. Untersuchungen haben gezeigt, dass der Wirkungsgrad von Solarzellen um 0,2 % sinkt, wenn sie mit einer Schicht aus chemischen Rückständen bedeckt sind. Nach Angaben des National Renewable Energy Laboratory (NREL) haben die meisten heute installierten Solarmodule einen Wirkungsgrad zwischen 16 und 22 %, mit einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 19,2 %.

Solarmodule mit einem Wirkungsgrad von mehr als 20 % gelten als Premium-Module und haben in der Regel einen höheren Preis. Zu den bekannten Marken für Solarmodule mit hohem Wirkungsgrad gehören Sunpower, LG Solar und REC Group. Marken wie Trina Solar und LONGi bieten inzwischen hochwertige Module mit einem Wirkungsgrad von über 20 % an, allerdings zu deutlich niedrigeren Preisen als Unternehmen wie Sunpower. Sie kosten zwar immer noch etwas mehr als Module mit Standardwirkungsgrad, aber wenn sich dieser Trend fortsetzt, könnten die Preise für hocheffiziente chinesische Solarmodule genauso niedrig werden wie die Preise für Standardmodule.

Bei Solarzellen ist der Wirkungsgrad sehr wichtig. Diese entscheidende Kennzahl bestimmt, wie viel Energie von Dächern und Solarparks geerntet werden kann, wobei handelsübliche Solarzellen aus Silizium normalerweise einen Wirkungsgrad von 20 % erreichen. Bei Satelliten hingegen bestimmt der Wirkungsgrad die Größe und das Gewicht der Solarzellen, die für die Stromversorgung des Raumfahrzeugs benötigt werden, was sich direkt auf die Herstellungs- und Startkosten auswirkt. Das effizienteste Solarmodul hat einen Wirkungsgrad von 22,8 %.

Die Sonne strahlt jedoch eine so gewaltige Energiemenge ab, dass selbst das Einfangen eines Bruchteils davon genug Strom für viele Haushalte, Unternehmen und landwirtschaftliche Betriebe erzeugen kann. Die effizientesten Solarmodule auf dem Markt haben einen Wirkungsgrad von bis zu 22,8 %, während die meisten Module einen Wirkungsgrad von 16 bis 18 % aufweisen. Es ist jedoch wichtig, die Unterschiede bei der Herstellung von Solarmodulen zu kennen, um die effizientesten Solarmodule für Ihre gewerbliche oder private Anlage auszuwählen. Wenn die Solarmodule immer effizienter werden, fragen Sie sich vielleicht, ob Sie nicht besser warten sollten, bis die Technologie noch ein wenig weiter fortgeschritten ist.

Ein höherer Wirkungsgrad verringert nicht nur die Anzahl der Zellen, die für die Stromversorgung des Raumfahrzeugs benötigt werden, sondern auch die Größe und das Gewicht der Solarmodule, die die „Flügel“ des Satelliten bilden. Der Wirkungsgrad eines Solarmoduls ist der Prozentsatz der Sonnenenergie, den das Modul in Strom umwandelt. Solarmodule wandeln Lichtenergie nicht mit einem Wirkungsgrad von 100 % in Elektrizität um, weil sie nicht die Energie des gesamten Sonnenspektrums absorbieren können; es gibt bestimmte Wellenlängen des Lichts, die von Solarmodulen nicht verarbeitet werden können, weshalb sie von den Solarmodulen reflektiert werden oder ganz verloren gehen. Der Wirkungsgrad einer Solarzelle wird im Wesentlichen dadurch bestimmt, wie viel einfallendes Sonnenlicht die Zelle in nutzbaren Strom umwandeln kann.

Alles, worüber wir bisher gesprochen haben, bezieht sich speziell auf den Wirkungsgrad eines Solarmoduls. Der Wirkungsgrad eines Solarmoduls, der auf der Website des Herstellers oder auf dem Datenblatt des Solarmoduls angegeben ist, entspricht nicht immer dem tatsächlichen Wirkungsgrad Ihrer Module, wenn diese installiert sind. Dünnschicht-PV-Zellen, die nicht aus Silizium bestehen, sind zwar leicht und einfach zu transportieren, haben aber den geringsten Wirkungsgrad unter den Solarmodulen. Dies führt zu höheren Temperaturen und damit zu einer Verringerung des Gesamtwirkungsgrads, so dass andere Farben wie Dunkelblau, Grün oder sogar Muster eine bessere Wahl für Ihre Solarmodule sein könnten.

Der Wirkungsgrad von Solarmodulen wird durch die Stromerzeugung der Solarzellen bestimmt, die wiederum von der Zusammensetzung der Zellen, der elektrischen Konfiguration, den umgebenden Komponenten und anderen Faktoren beeinflusst wird.

Literatur:

• Sunny superpower: solar cells close in on 50% efficiency – Physics World
• https://www.cleanenergyreviews.info/blog/most-efficient-solar-panels