Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad in der Photovoltaik beschreibt das Verhältnis der in elektrische Energie umgewandelten Sonnenstrahlung zur gesamten auf ein Solarmodul treffenden Strahlung. Vereinfacht ausgedrückt: Wie viel Prozent des Sonnenlichts wird tatsächlich in Strom umgewandelt?
Wie entsteht der Wirkungsgrad?
Wenn Sonnenlicht auf eine Solarzelle trifft, lösen die Photonen (Lichtteilchen) Elektronen aus dem Material. Diese frei beweglichen Elektronen bilden einen elektrischen Strom. Allerdings wird nicht jedes Photon in ein Elektron umgewandelt. Verluste entstehen durch:
- Reflexion: Ein Teil des Lichts wird von der Oberfläche reflektiert.
- Transmission: Ein Teil des Lichts durchdringt die Zelle, ohne zur Stromerzeugung beizutragen.
- Rekombination: Erzeugte Elektronen können wieder mit sogenannten Löchern rekombinieren, bevor sie zur Stromerzeugung beitragen.
- Wärmeverluste: Ein Teil der Energie wird in Wärme umgewandelt.
Welche Faktoren beeinflussen den Wirkungsgrad?
- Zelltechnologie: Monokristalline Zellen haben in der Regel einen höheren Wirkungsgrad als polykristalline.
- Materialqualität: Reinere Materialien und verbesserte Herstellungsverfahren erhöhen den Wirkungsgrad.
- Temperatur: Bei steigender Temperatur nimmt der Wirkungsgrad ab.
- Spektrum des Sonnenlichts: Direkte Sonneneinstrahlung führt zu höheren Wirkungsgraden als diffuses Licht.
- Verschattung: Verschattete Bereiche reduzieren den Gesamtwirkungsgrad des Moduls.
Warum ist der Wirkungsgrad so wichtig?
Ein hoher Wirkungsgrad bedeutet:
- Mehr Strom pro Fläche: Bei gleicher Fläche erzeugt ein Modul mit höherem Wirkungsgrad mehr Strom.
- Geringere Kosten pro Kilowattstunde: Höhere Effizienz senkt die Stromgestehungskosten.
- Weniger Module: Für eine bestimmte Leistung sind weniger Module erforderlich, was die Installationskosten senkt.
Aktuelle Entwicklungen:
Die Forschung arbeitet kontinuierlich an der Verbesserung der Wirkungsgrade. Neue Materialien, Zellkonzepte und Technologien versprechen in Zukunft noch höhere Effizienzen.
Relevante Stichworte: Solarzelle, Photovoltaikmodul, Monokristallin, Polykristallin, Rekombination, Effizienz