Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V.


Die Wahl des einzusetzenden Modultyps ist die wichtigste Entscheidung vor dem Bau einer PV-Anlage. Denn die Module machen einen Großteil der Investitionskosten aus und sind entscheidend für die Kapitalrücklaufzeit. Im Idealfall wird eine Lebensdauer von mindestens 20 Jahren veranschlagt, deswegen sollten hohe Qualität und Effizienz im Vordergrund der Entscheidung stehen. Auf dem Markt werden primär kristalline Solarzellen und Dünnschichtzellen angeboten.

Kristalline Siliziumsolarzellen 

Kristalline Solarzellen sind nach dem verwendeten Halbleitermaterial in mono- und polykristalline Zellen zu unterscheiden und erreichen einen Modulwirkungsgrad von 13 - 20 % bezogen auf die auftreffende Strahlungsenergie.

Typen und Wirkungsgrade von kristallinen Siliziumsolarzellen 

Solarzellenmaterial

Zellwirkungsgrad

Modulwirkungsgrad (Massenfertigung)

Monokristallines Silizium

24 %

15 - 20 %

Polykristallines Silizium

20 %

13 - 16  %

Die Halbleitermaterialien werden durch unterschiedliche Kristallisationsprozesse gewonnen. Als Ausgangsstoff dient Siliziumdioxid (SiO2), das als Quarzsand praktisch unbegrenzt zur Verfügung steht (1/4 der Erdkruste besteht aus Silizium). Die einzelnen Herstellungsschritte kristalliner Solarzellen sind unterschiedlich kosten- und energieintensiv. Hinzu kommen die Modulherstellungskosten (1/3 der Gesamtkosten).

Vor- und Nachteile kristalliner Siliziummodule im Vergleich zu Dünnschichtmodulen

VorteileNachteile
Mehr Ertrag pro m² und Jahr                   
Teurer als Dünnschichtmodule                            
Höherer Wirkungsgrad
Höherer Materialverbrauch
Hohe Stabilität
Geringere Erträge bei diffuser Einstrahlung

  

Dünnschichtsolarzellen

Bei Dünnschichtsolarzellen wird auf unterschiedlichen Trägermaterialien wie Glas (z.B. Fensterglas), Kunststoff- oder Metallfolien eine wenige Millimeter dicke Halbleiterschicht aufgetragen.

Halbleitermaterialien für Dünnschichtsolarzellen:

    • Amorphes Silizium (aSi)
    • Mikrokristallines Silizium (µSi)
    • Kupfer-(Indium/Gallium)-(Selen/Schwefel)-Verbindungen (CIS/CIGS)
    • Cadmiumtellurit (CdTe)

Dünnschichtmodule unterscheiden sich in der Schichtdicke des eingesetzten Halbleitermaterials sowie in den Herstellungsverfahren. Die Schichtdicke beträgt meist 180 - 250 Mikrometer (20 Mikrometer dienen der Lichtumwandlung, der Rest dient der Stabilität der Zelle).

Typen und Wirkungsgrade von Dünnschichtsolarzellen (KTBL-Heft 93, 2011) 

SolarzellenmaterialZellwirkungsgradModulwirkungsgrad
Amorphes Silizium                            11 - 12 %                              6 - 8 %                           
Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) 19 % 10 - 12 % 
Cadmium-Tellurid (CdTe) 16 % 9 - 10 %

Dünnschichtmodule besitzen einen Wirkungsgrad von 6 - 12 %, sind jedoch auch preisgünstiger als kristalline Module. Außerdem nutzen sie Schwachlicht besser aus und verlieren bei steigender Temperatur weniger Leistung. Sie eignen sich auch für den Einsatz auf Blech- und Folienbedachung, da sie begeh- und aufrollbar sind.

Vor- und Nachteile von Dünnschichtmodulen im Vergleich zu kristallinen Siliziumsolarmodulen

VorteileNachteile
Bei steigender Temperatur geringerer Leistungsverlust
Schlechterer Wirkungsgrad
Bei diffuser Einstrahlung höhere Erträge pro installierter Leistung
Weniger kWh Strom im Jahr pro m²
 Bessere Selbstreinigung rahmenloser Module
 Höherer Flächenverbrauch bei 
gleicher Leistung
 Geringerer Materialeinsatz
 Degradation des Wirkungsgrades  bei amorphen Halbleitern um bis zu 25 %  innerhalb der ersten Betriebsmonate
 Geringe Schichtdicke
 

 

 

 


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