Photovoltaik Modultypen im Vergleich

Die beiden wichtigsten Modultypen sind nach wie vor Photovoltaik Module aus monokristallinem und polykristallinem Silizium. Die besten monokristalline Module erreichen inzwischen Wirkungsgrade zwischen 20 und 22 Prozent, während polykristalline Solarmodule etwa 15 bis 20 Prozent erreichen. 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 nutzen eine Kombination aus Kupfer, Indium, Gallium und Diselenid und erreichen in Massenherstellung heute einen Wirkungsgrad von fast 15 Prozent.

Überblick

Zelltyp

Wirkungsgrad

monokristallin

20 - 22 %

polykristallin

15 - 20 %

amorphes Silizium

8 %

CIS-Zellen

12 %

GaAS-Zellen

25 %

Farbstoffzellen

2 – 3 %

Der maximale Modulwirkungsgrad

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 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, denkbar erscheinen heute auch deutlich mehr als 80 Prozent.