Wirkungsgrad von Solarzellen – klipp und klar

Welchen Ertrag eine Photovoltaikanlage bringt, hängt in erster Linie vom Wirkungsgrad der verwendeten Solarzellen ab. Aber wie ermittelt man diesen Wert und welche Einflussfaktoren gibt es? Und vor allem: Wie unterscheiden sich die verschiedenen Solarzellen-Typen im Wirkungsgrad? Wir schaffen Klarheit.

Was ist überhaupt der Wirkungsgrad?

Solarzellen sollen Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Mit welcher Effizienz sie das tun, bestimmt ihren Wirkungsgrad: Er gibt das Verhältnis zwischen abgegebener elektrischer Energie und auftreffender Lichtenergie an. Ist der Quotient aus diesen beiden Werten = 1, werden 100 % der Licht- in elektrische Energie umgewandelt. Allerdings lässt sich dieser Maximalwert in der Praxis natürlich niemals erreichen.

Typische Wirkungsgrade von Solarzellen

Aktuell bestehen Solarmodule meist aus Silizium (engl.: silicon). Man unterscheidet dabei zwischen monokristallinem und polykristallinem Silizium. Und wie oft ist das Bessere auch das Teurere: Monokristalline Module erreichen einen Wirkungsgrad von 20 bis 22 %, während die günstigeren Module aus polykristallinem Silizium nur 15 bis 20 % Wirkungsgrad besitzen.
Noch darunter liegen sogenannte Dünnschichtmodule, bei dem amorphes (nicht-kristallines) Silizium auf einen Träger aufgedampft wird – leicht herzustellen, aber bei einem Wirkungsgrad unter 10 % nur für große Flächen geeignet.

Einflussfaktoren auf den Wirkungsgrad

Neben den bauartbedingten Faktoren (vor allem Stromverluste an den Grenzen der Kristallflächen) spielen auch externe Bedingungen eine Rolle; vor allem die Temperatur der Module und die Wellenlängen des Lichtspektrums, die verarbeitet werden können. Und eben die bestimmen, dass bei einer Solarzelle aus monokristallinem Silizium selbst theoretisch bei 33 % Wirkungsgrad Schluss ist.

Diese Grenze ist allerdings überwindbar: Aktuell wurden Module mit einem Wirkungsgrad über 40 % entwickelt. Sie enthalten mehrere Schichten für die unterschiedlichen Bereiche des Lichtspektrums: Licht, das nicht umgewandelt wird, gelangen zur darunter liegenden Schicht und werden dort verarbeitet. Teuer, aber sehr wirkungsvoll!

Wieviel kommt tatsächlich an?

Eine komplette Photovoltaik-Anlage hat immer einen niedrigeren Wirkungsgrad als die nackten Solarzellen. Das liegt daran, dass sich die Verluste aller Bauteile wie Wechselrichter, Kabel usw. auf 4 % und mehr summieren. Bei BAETZ Energy planen wir Anlagen mit perfekt auf einander und auf den Einsatzzweck abgestimmten Elementen.

Ist Wirkungsgrad gleich Leistung?

Jetzt wissen wir, wie wir den Wirkungsgrad einer Anlage ermitteln können. Aber entspricht das auch der Leistung, die wir herausbekommen? Nein, denn die – und damit der nominale Ertrag – hängt außer vom (anlageninternen) Wirkungsgrad vor allem von der zur Verfügung stehenden Fläche ab. Und und auf den tatsächlichen Ertrag im Portemonnaie des Betreibers wirken zudem noch externe Faktoren wie Modulneigung, Ausrichtung, Umgebungstemperaturen und natürlich vor allem die Sonneneinstrahlung ein.

polykristallines Silizium

Also:

Für den Wirkungsgrad einer Photovoltaik-Anlage ist der Wirkungsgrad der Module zwar ein wichtiger, beileibe aber nicht der einzig wichtige Faktor. Und um aus jedem Projekt den maximalen Ertrag bei minimalem Einsatz herauszubekommen, braucht man Profis wie die von BAETZ Energy.