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Im vorangegangenen Beitrag erwähnte ich ja bereits die Wirkungsgrade

Aber was ist damit überhaupt gemeint?

Man liest in den Broschüren oder in den Produktbeschreibungen häufig über Zellwirkungsgrad und/oder Modulwirkungsgrad, wobei man manchmal den Eindruck hat, die Shopbetreiber schreiben das auch nur von den Broschüren der Hersteller ab, und das noch nicht einmal richtig...

Dieser Beitrag bringt -hoffentlich- einmal ein klein wenig Licht in den Dschungel

Zellwirkungsgrad

Unter dem Wirkungsgrad einer Solarzelle ist die umgewandelte Energie einer einzelnen Zelle von z.B. 35.401,25 mm² (0,035401 m²) im Verhältnis zur Strahlungsenergie die unter optimalen Bedingungen auf eben diese Fläche trifft.

Auf 1m² treffen, unter günstigsten Bedingungen, 1000W Sonnenenergie in Form von Strahlung auf. Hiervon ist aber, aufgrund der unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts, nur ein Bruchteil von den Siliziumzellen in elektrische Energie umwandelbar, nämlich zwischen 15% (polykristalline Zellen) und ca. 22% (monokristalline Zellen). Wieviel das nun für die einzelne Zelle wirklich ist, hängt maßgeblich vom Fertigungsverfahren und ggf. zusätzlichen Beschichtungen der Zelle ab. Zusätzliche Beschichtungen können unter Umständen dafür sorgen, dass ein breiteres Lichtspektrum zur Umwandlung genutzt werden kann und somit die Ausbeute größer ist.

Andersherum gesagt, wenn eine Zelle und die Größe von exakt einem m² hätte (hat sie natürlich nicht, und das wäre auch nicht erstebenswert, weil ja erst viele Zellen die erforderliche Spannung zusammenbringen), würden zwischen 150W und 220 W als elektrische Energie gewonnen werden können. Es gibt mittlerweile recht viele verschiedene Zellgrößen, die aber nicht unbedingt zum Zellwirkungsgrad beitragen.

Modulwirkungsgrad

Ein Solarmodul besteht ja nicht aus einer einzigen Zelle (denn dann würde die Modulspannung ja lediglich ca. 0,55 bis 0,6 V betragen), sondern aus 36, 72 oder manchmal sogar 144 Einzelzellen.

Warum macht man das?

36 Einzelzellen, in Reihe geschaltet, ergeben eine Modulspannung von ca. 20-22 V (manchmal auch ein wenig mehr), solange sie bestrahlt werden und keine elektrische Last dran hängt. Bei 72 Zellen, die auch in Reihe geschaltet sind, ergeben sich dann ca. 40-44 V Leerlaufspannung.

Nun müssen diese Zellen ja einerseits aneinandergereiht werden, um ein Modul zu ergeben, andererseits müssen sie aber auch voneinander isoliert sein. Das heißt, zwischen den einzelnen Zellen muss eine (sehr dünne) Isolationsschicht angebracht werden. Wenn lediglich 36 Zellen aneinander gereiht werden müssen, werden weniger "Isolatoren" angebracht, d.h. es wird weniger Fläche benötigt, aus der keine Energie gewonnen werden kann. Damit hat ein 36er Modul rein physikalisch gerechnet einen höheren Wirkungsgrad, als ein Modul mit 72 oder mehr Einzelzellen. In der Praxis stimmt das aber natürlich nicht immer; denn die Hersteller gleichen das häufig dadurch aus, dass die Isolatoren dünner sind. Wie sie das erreichen, bleibt deren Geheimnis.

Würde man nun ein Modul herstellen, dass ohne Rahmen auskommt, und das genau 1m² nutzbare Fläche hätte (eben wie die o.g. genannte 1m²-Zelle), wäre dieses also insgesamt geringfügig größer, als 1m². Der Wirkungsgrad bezieht sich aber auch hier auf einen m², also wäre dieser schon geringer, als der der Einzelzelle. Andersherum: von exakt einem Quadratmeter Modul, würden aufgrund der Zwischenräume nur ungefähr xx% zur Energiegewinnung nutzbar sein.

Solarmodule benötigen aber auch noch einen Rahmen, der für die Energiegewinnung natürlich überhaupt keine Rolle spielt, das Modul aber noch größer werden lässt.

Man sieht nun deutlich, dass ein fertiges Modul von einem m² um einiges weniger Fläche zur Energiegewinnung beinhaltet, als die oben genannte imaginäre Einzelzelle von 1 m².

Folglich liegt der Modulwirkungsgrad deutlich unter dem Zellwirkungsgrad.

Wofür sind diese Angaben denn nun interessant?

Die Qualität des verwendeten Materials zur Energiegewinnung und des Fertigungsverfahrens der Zellen beeinflusst zunächst einmal den Zellwirkungsgrad und deutet auf die Wertigkeit des Moduls, das ich kaufe, hin.

Der Modulwirkungsgrad hingegen sagt mir, wieviel Energie ich pro m² "Modul" erzeugen kann. Für die meisten Anwendungen -zumindest wenn es nicht auf die letzten Millimeter verfügbarer Fläche ankommt- ist also der Zellwirkungsgrad wesentlich interessanter (weil aussagekräftiger), als der Modulwirkungsgrad.

Ich schrieb oben, dass viele Händler (die längst nicht immer auch wirliche Fachleute sind) lediglich die Angaben des Herstellers abschreiben (was sollten sie denn auch sonst tun?), aber leider nicht immer richtig. Wenn ich auf einer Webseite für ein monokristallines Modul z.B. lese: Zellwirkungsgrad 17%, klicke ich weiter...; denn entweder meint der Händler den Modulwirkungsgrad oder die Zellen sind von der Fertigungstechnlogie her völlig veraltet.

Auch liest man manchmal von einem Modulwirkungsgrad, der höher ist, als der Zellwirkungsgrad. Da weiß jemand ganz sicher nicht, was er da verkauft.

Andere Händler schreiben lieber gar nichts hierzu. Na gut, dann können sie auch nichts falsch machen..., aber ich wüsste schon gern, was ich denn letztendlich kaufe....

 

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