Photovoltaik-Modultypen im Vergleich

Die beiden wichtigsten Photovoltaik-Modultypen sind nach wie vor Module aus monokristallinem und polykristallinem Silizium. Die besten monokristallinen Module erreichen inzwischen Wirkungsgrade zwischen 20 und 24 Prozent, während polykristalline Solarmodule etwa 15 bis 20 Prozent erzielen. Den Vorteilen der monokristallinen Module stehen als Nachteil der hohe Energie- und Kostenaufwand für die Züchtung der benötigten grossen Siliziumkristalle gegenüber.

Neben diesen zwei Modultypen werden mehrere Varianten so genannter Dünnschichtmodule angeboten. Die einfachste Form dieser Module nutzt dünne aufgedampfte Schichten aus amorphem Silizium. Diese Photovoltaik Module sind besonders einfach und preiswert herzustellen, weisen aber Wirkungsgrade von weniger als zehn Prozent auf. Inzwischen werden auch andere Materialien als Silizium zur Herstellung von Dünnschichtmodulen genutzt. Die so genannten CIGS-Module verwenden eine Kombination aus Kupfer, Indium, Gallium und Diselenid und erreichen in Massenherstellung heute einen Wirkungsgrad von fast 15 Prozent.

Gängige Zelltypen besitzen folgende Wirkungsgrade:

• Monokristallin: 20 bis 24 Prozent
• Polykristallin: 15 bis 20 Prozent
• Amorphes Silizium: ca. 8 Prozent
• CIS-Zellen: 12 Prozent
• Farbstoffzellen (Grätzelzelle): 2 bis 3 Prozent

Jede Substanz kann nur bestimmte Wellenlängen des Lichts verarbeiten, darüber hinaus ist auch für diesen Anteil des Spektrums keine vollständige Umwandlung der Lichtenergie in Strom möglich. Für monokristalline Siliziummodule ist der maximal im Labor erreichbare Wirkungsgrad dadurch auf 29 bis 33 Prozent beschränkt – der genaue Wert hängt von der Einstrahlungsintensität ab. Lange wurde dieser Wert ein wenig vereinfachend als maximal möglicher Wirkungsgrad von Solarmodulen bezeichnet. Inzwischen ist diese vermeintliche Obergrenze durch so genannte Tandem-Solarzellen aber längst durchbrochen worden.
Diese basieren auf einem einfachen Prinzip: Diejenigen Anteile des Lichtspektrums, die ein Material nicht umwandeln kann, passieren es ungehindert. Deswegen ist es möglich, einfach verschiedene Materialien für verschiedene Teile des Lichtspektrums übereinander zu stapeln. In der Praxis wurden so schon Wirkungsgrade von weit über 40 Prozent erzielt. Von der Serienreife sind diese Zellen aber noch weit entfernt.

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