Welche Faktoren bestimmen die Effizienz von Solarmodulen?

Solarmodule sind entscheidende Komponenten für die Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie sowie für die entsprechende Ausgangsleistung und den erzielten Gewinn. Diese Faktoren stellen für viele Benutzer eine zentrale Frage hinsichtlich der Effizienz von Solarmodulen dar. Die Kenntnis dieser Informationen hilft bei der Auswahl des geeigneten Solarenergieprodukts. Der folgende Artikel wird umfassend die Aspekte identifizieren und erläutern, welche die Effizienz von Solarmodulen beeinflussen.

Solarmodule und ihre Materialien

Unter den vielen Faktoren, die die Effizienz von Solarmodulen bestimmen, sind die Zellmaterialien der erste und wichtigste Aspekt. Die heute am häufigsten verwendeten Materialtypen auf dem Markt sind mono-kristallines Silizium und polykristallines Silizium. Monokristalline Solarzellen weisen beispielsweise höhere Wirkungsgrade auf, die von 18 % – 24 % reichen, im Vergleich zu polykristallinen Zellen mit Wirkungsgraden von 15 % – 20 %. Solarzellen, die aus Siliziumzellen hergestellt werden, sind zudem deutlich verbreiteter als Dünnschicht-Solarzellen, die sich noch in der Entwicklung befinden und nur begrenzte Anwendungsmöglichkeiten bieten. Die eingesetzten Zellmaterialien des Moduls bestimmen dessen Effizienz.

Herstellungsprozess von Solarmodulen

Solarmodule werden so hergestellt, dass sie bestimmte Effizienzergebnisse erzielen. Die Bedeutung des Effizienzeindrucks des Moduls beginnt mit den Fehlern, die bei der Festlegung spezifischer Ziele für das Modul gemacht werden.

Zunächst ist die Schneidegenauigkeit von Solarzellen entscheidend. Ungleichmäßige Schnittgrößen führen zu schwachen Verbindungen zwischen den Zellen, wodurch die Gesamtleistung des Moduls abnimmt. Zweitens stellen die Lötprozesse der Zellen kritische Punkte dar. Schlechte Lötstellen erhöhen den Kontaktwiderstand. Dadurch geht Energie beim Stromtransport verloren. Zudem ist auch die Modulverkapselung von gleicher Bedeutung. Gute Verkapselungsmaterialien, wie z. B. EVA-Folie und Rückseitenfolie, schützen die Zellen vor Schäden durch äußere Umwelteinflüsse und sorgen für langfristig stabile Effizienz. Im Gegensatz dazu macht mangelhafte Verkapselungstechnik das Modul anfällig für Feuchtigkeit und Staub, was die Effizienz verringert.

Die Intensität äußerer Umweltfaktoren wie die Position der Sonne und der Sonnenwinkel wirken sich ebenfalls auf die Effizienz von Solarmodulen aus. Da Solarmodule funktionieren, indem sie Solarenergie sammeln, führt eine stärkere Sonneneinstrahlung zu einer höheren Ausbeute. Die Intensität der Sonne wird jedoch durch geografische Zonen, die Jahreszeiten und sogar die Tageszeit bestimmt und reguliert. Am Äquator beispielsweise ist die Sonneneinstrahlung das ganze Jahr über stärker, wodurch dort die Effizienz der Solarmodule höher ist.

Schräg einfallendes Sonnenlicht beeinflusst die Effizienz ebenfalls in einem Winkel. Senkrecht auftreffendes Licht maximiert die Effizienz des Moduls. Wenn der Sonnenwinkel zu stark ansteigt, leidet die Effizienz aufgrund von reflektiertem oder verloren gegangenen Licht. Daher verbessert eine höhere Modulwirkungsweise die Winkel in Abhängigkeit vom lokalen Breitengrad.

Betriebstemperatur

Optimale Temperaturen liefern den größten Wirkungsgrad, wie oben angegeben. Eine erhöhte Modul-Temperatur wirkt sich hingegen negativ auf den Wirkungsgrad entlang einer rutschigen Schräglage aus. In einer Solarzelle erhöht eine steigende Temperatur den inneren Widerstand, wodurch die Energieverluste zunehmen. Umgangssprachlich ausgedrückt: Für jeden Grad über dem Referenzwert von 25 Grad sinkt der Wirkungsgrad um etwa 0,3 bis 0,5 Prozent. Daher spielt es eine Rolle, wie die Luft zur Ruhe kommt. Dies ist ein entscheidender Aspekt, den man gemeinsam mit dem Abstand in Regionen berücksichtigen muss, in denen die Hitze bestehen bleibt.

Grad der Verschmutzung und Alterung

Besonders durch Verschmutzung verursachte Hindernisse sowie die Solarmodule selbst, die mit der Zeit eine abnehmende, aber zunehmende Effizienz aufweisen, beeinflussen den Abstand der Module.

Im Laufe der Zeit können Staub, Blätter und andere Ablagerungen die Oberfläche des Moduls bedecken. Diese Elemente verhindern, dass das Sonnenlicht vollständig auf die Zellen trifft, wodurch weniger Energie gewonnen wird und die Effizienz sinkt. Daher ist es erforderlich, die Moduloberfläche regelmäßig zu reinigen, um eine optimale Sonnenlichtaufnahme sicherzustellen. Zudem altern Photovoltaik-Module mit der Zeit allmählich. Das Kapselungsmaterial kann spröde werden, die Zellen können beschädigt werden, und es können auch elektrische Störungen auftreten. Hochwertige Solarmodule haben in der Regel eine Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren. Ohne angemessene Wartung sinkt die Effizienz jedoch unabhängig von der bisherigen Betriebsdauer rapide. Eine kontinuierliche Überprüfung und Pflege verlangsamt den Alterungsprozess und sorgt dafür, dass die Effizienz des Moduls erhalten bleibt.