Die Effizienz von Solarmodulen ist abhängig von der Bauart, den Eigenschaften und der Leistungsfähigkeit der Solarzellen aus denen die Module angefertigt wurden.
Wie hoch die Leistungsfähigkeit der Solarzellen ist, kann auf Basis, wie viel Sonnenenergie eine Solarzelle in Elektrizität umwandelt, bestimmt werden. Die am weitesten verbreiteten Solarzellen erreichen eine Effizienz von ca. 15%, was bedeutet, dass die Solarzellen ein Sechstel des auf sie fallenden Sonnenlichts in Strom umwandeln. Die Photovoltaik-Industrie ist ständig darum bemüht, ihre Qualität beziehungsweise die Leistungsfähigkeit der Solarzellen zu verbessern und gleichzeitig die Kosten auf dem gleichen Niveau zu halten.
Die häufigsten und am weitesten verbreiteten Arten von Solarzellen sind:
1. KRISTALLINES SILIZIUM
2. DÜNNSCHICHT-SOLARZELLE
Solarzellen aus kristallinem Silizium
Solarzellen aus kristallinem Silizium gehören zu den am weitesten verbreiteten Solarzellen. Ihr Marktanteil beträgt 90%.
Drei Arten von Solarzellen aus kristallinem Silizium sind uns bekannt: monokristalline, polykristalline und Siliziumbänder.
- Monokristalline Solarzellen
Monokristalline Solarzellen bringen den höchsten Ertrag. Sie werden aus der Schmelze von Quarzsand (SiO2) in der Form von Ingots (runden Einkristallen) gewonnen, in dünne Scheiben geschnitten und zu einer Zelle geformt. Ihr Ertrag beträgt im Labor bis zu 25 %, in der Herstellung jedoch zwischen 15-17%. Das Wachstum dieser Kristalle geht sehr langsam voran, deshalb sind die Gewinnungsverfahren sehr kostspielig. Monokristallene Module sind sehr weit verbreitet. Sie nehmen 44% des Marktes ein.
- Polykristalline Solarzellen
Währen monokristalline Solarzellen aus einem Siliziumkristall hergestellt werden, sind polykristalline Zellen aus mehreren Siliziumkristallen angefertigt. Auch sie werden durch ein ähnliches Verfahren gewonnen, aber der gezogene Ingot hat in diesem Fall mehr Kristalle. Im Vergleich zu monokristallinen Zellen ist ihre Herstellung leichter und günstiger. Polykristallene Zellen geben in Labor einen Ertrag von rund 21% ab, in der Serienproduktion jedoch zwischen 13-15%. Polykristallene Module fallen unter die am weitesten verbreiteten Module und ihr Marktanteil macht 50% aus.
Aus der Schmelzmasse kann auch ein dünnes Band an Siliziumkristallen gewonnen werden, welches zusätzlich noch zu einer günstigeren Ausführung von Solarzellen verhilft.
Dünnschichtsolarzellen
Bei der Dünnschichttechnik handelt es sich um die Auftragung dünner Schichten von lichtempfindlichen Materialien auf eine Unterlage, die aus Glas, rostfreiem Stahl, Polymer, … sein kann. Die aufgetragenen Materialien sind: Amorphes Silizium, Cadmiumtellurid, Kupfer-Indium-Diselenid. Die Herstellung von Dünnschichtsolarzellen ist günstiger als die Produktion von Solarzellen aus kristallinem Silizium, jedoch ist auch der Ertrag dieser Zellen geringer. Sie nehmen 6% des Marktes ein.
- Solarzellen aus amorphem Silizium
Solarzellen auf der Basis von amorphem Silizium sind von allen aus Silizium angefertigten Zellen am günstigsten, da für ihre Herstellung lediglich eine dünne Siliziumschicht erforderlich ist. Die Ertragsfähigkeit von amorphen Solarzellen liegt im Labor bei 12%, in der Serienproduktion liegt der Wirkungsgrad bei 5-8%.
- Solarzellen aus Cadmiumtellurid
Solarzellen aus Cadmiumtellurid werden zurzeit eher selten verwendet. Ihr Wirkungsgrad liegt in der Serienproduktion bei 6-9%.
- Solarzellen aus Kupfer-Indium-Diselenid
Auch der Marktanteil der Solarzellen aus Kupfer-Indium-Diselenid ist eher gering. Die Ertragsfähigkeit solcher Zellen beträgt 11%.
Arten von Solarzellen und deren Effizienz
Material Effizienz monokristallines Silizium 15-17 % polykristallines Silizium 13-15 % amorphes Silizium 5-8 % Cadmiumtellurid 6-9 % Kupfer-Indium-Diselenid 11 %
Monokristalline und polykristalline Module sind rigide, was bedeutet, dass sie sich nicht an die angebrachte Oberfläche anpassen können. Amorphe Module sind dagegen flexibel, das heißt, dass sie sich an Oberflächen anpassen. Des Weiteren sind sie leicht und brechen nicht. Im Vergleich zu Kristallmodulen sind sie auch unempfindlicher auf Schatten. In nebeligen oder heißen Gebieten sind sie effektiver als Kristallmodule.
Wissenswert ist auch, dass Photovoltaik-Module mit der Zeit an Leistung verlieren. Monokristalline und polykristalline Module verlieren im Jahr durchschnittlich 0,5% Leistung und amorphe Systeme rund 1%.
Auswahl von Solarmodulen
Auch wenn der Leistungsfähigkeit von Solarmodulen viel Beachtung geschenkt wird, hat das keine Bedeutung für den Investor. Eine höhere Effizienz von Solarmodulen heißt lediglich, dass für die gleiche Leistung von Photovoltaik-Anlagen weniger Platz benötigt wird. Es bedeutet aber nicht, dass wir weniger bezahlen würden. Die Preise der Module werden nämlich von ihrer Leistung, und nicht von ihrer Fläche bestimmt. So müssen für Module mit einer Leistungsfähigkeit von 13-14% für 1 kW Leistung 10m2 aufgebracht werden und bei Modulen mit einer Leistungsfähigkeit von 20% für 1 kW Leistung 5m2.
Beide Module, das Modul (1 kW) mit der geringsten Effizienz und das Modul (1 kW) mit der höchsten Effizienz, werden die gleiche Menge an elektrischer Energie erzielen. Module mit einer geringeren Effizienz sind zwar günstiger, nehmen jedoch einen größeren Platz ein, was auch höhere Anbringungskosten mit sich bringt.
Bei der Entscheidung für ein Modul soll deshalb die Effizienz nicht an erster Stelle stehen. Wichtiger ist der Preis einer schlüsselfertigen Solaranlage nach W oder kW der installierten Leistung. Die Effizienz von Solarmodulen ist wichtig, falls nur wenig Platz zur Verfügung steht, jedoch eine Anlage mit höherer Leistung installiert werden soll.