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Ein bunter Strauß Solarmodule – Wie unterscheidet man die Zelltechnologien?

ZelltechnologienAls Eigenheimbesitzer siehst du dich sicher immer wieder der Auswahl diverse Bau- und Einrichtungselemente konfrontiert. Die Farbe der Tapete, die Form der Badewanne, das Muster der Fließen und so weiter.

Die Gestaltung eines Sonnenkraftwerkes kann da auch zur Tortur werden, wenn es zu viel Auswahl gibt. Ich kann die Unsicherheit verstehen, denn neben Aussehen der Solarmodule, spielen ja noch Größe, Wirkungsgrad und Leistung eine große Rolle.

Im folgenden Artikel werde ich deshalb die Modul- bzw. Zelltechnologien erläutern und dir damit hoffentlich die Entscheidung für deine Photovoltaikanlage zu erleichtern.

Kristallin

Monokristalline Zellen

Monokristalline Zellen werden aus einkristallinem Silizium hergestellt. Das Verfahren ist etwas aufwendiger als die Herstellung polykristalliner Zellen. Das besondere ist eben der Einkristall, das heißt, diese Zellen weißen ein durchgehendes einheitliches, homogenes Kristallgitter auf.

Das Silizium ist sehr rein und damit ist der Wirkungsgrad höher, als bei anderen Standard-Zelltechnologien.

Poly

Der kristalline Festkörper der Poly-Zelle besteht aus vielen kleinen Einzelkristallen. Die einzelnen Kristallite weißen unterschiedliche Größen auf. In der Herstellung wird auf ein Rekristallisieren verzichtet und damit ein etwas geringerer Wirkungsgrad in Kauf genommen.

Jedoch ist die Produktion preiswerter und somit bei Photovoltaikanlagen am meisten verbreitet.

Galliumarsenid-Zellen

Diese Zellen erreichen mit die höchsten Wirkungsgrade in der Zelltechnologie. Sie sind sehr Temperaturbeständig und verlieren nicht so stark an Leistung, wenn sie warm werden, im Gegensatz zu Silizium-Zellen. Sie werden vorrangig in der Raumfahrt eingesetzt.

Jedoch ist die Herstellung sehr teuer. Deshalb werden dir mit Sicherheit auch keine GaAs-Module angeboten werden.

Dünnschicht

Amorph

Amorphe Dünnschicht-Module bestehen ebenfalls aus Silizium, jedoch aus nichtkristallinem (amorph).

Hast du dir schon mal deinen Taschenrechner genau angeschaut? Einige Rechner haben kleine Solarzellen zum Betreiben der Batterie, diese Zellen sind in der Regel amorph.

Der Wirkungsgrad ist deutlich geringer als die der kristallinen Brüder und Schwestern. Jedoch macht ihnen diffuses Licht (z. B. ein wolkenverhangener Himmel), Streulicht oder eine hohe Betriebstemperatur weniger aus, als Mono-, oder Polyzellen.

CIS/CIGS

Diese Zelle besteht aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (Wow, was für ein Wort). Die Verbindungshalbleiter bestehen nicht wie bei Mono- oder Poly-Zellen nur aus Silizium, sondern aus drei Elementen.

Hier wird noch fleißig geforscht, weil die Produktion sehr aufwendig ist, denn es wird bei hohen Temperaturen und Vakuum gearbeitet.

CdTe

Als letzte Dünnschichttechnologie stelle ich Cadmium-Tellurid vor. Die Herstellung ist deutlich günstiger als Silizium. Durch einen optimalen Bandabstand von 1,45 eV kommt die Zelle auf einen theoretischen Wirkungsgrad von 29,7%.

Die Herstellung von CdTe ist günstig und von guter Qualität.

Das Problem bei diesen Materialien ist leider erstens die Verfügbarkeit und zweitens die Toxizität (giftig). Die Bedeutung lässt also nach.

Weitere Zelltechnologien

Es gibt noch viele andere Technologien, um möglichst optimal das Licht in Strom zu wandeln. Stapelzellen sollen das Sonnensprektrum besser nutzen und somit höhere Wirkungsgrade erzielen. Tandem- oder Tripelzellen bestehen aus zwei bzw. drei pin-Zellen. Das heißt mehreren Absorberebenen, die das Licht aufnehmen und Strom erzeugen.

Organisch

Solarzellen aus Kohlenwasserstoff-Verbindungen sind aktuell Forschungsthema. Das Halbleitermaterial besteht aus Polymeren. Die Hoffnung liegt auf einem deutlichen günstigeren Herstellunsprozess als bei herkömmlichen Technologien, allerdings sind die Wirkunsgrad noch sehr gering.

Farbstoffzellen

Auch hier werden keine Halbleiter verwendet, sondern organische Farbstoffe z. B. Den Blattfarbstoff Chlorophyll. Jedoch sind die  Zelle nicht sehr stabil, da ein flüssiger Elektrolyt vorliegt und so kommt es leicht zu Gasbildung und Undichtigkeit.

Bis vor ein paar Jahren zählte für eine Photovoltaikanlage nur Rendite. Davon war auch die Art der Zelltechnologie abhängig. Je nach Dachfläche und Dachgröße wurden Dünnschichtmodule (meist bei sehr großen Dächern) oder Dickschichtmodule (bei Einfamilienhäusern oder Scheunen) verbaut. Je mehr drauf passt umso besser.

Doch das ist vorbei. Je nach Hersteller, Dachgegebenheiten und Optik entscheidet sich, was gut auf dein Dach passt. Für sehr kleine Flächen bieten sich monokristalline Zellen an zum Beispiel Hochleistungsmodule von BenQ.

Hast du ein 40qm Hausdach, mit vielleicht noch einem Fenster oder Schornstein, dann bist du mit einem polykristallinem Modul, z. B. von Q-Cells auf der sicheren Seite.

Jeder gute Solarteuer sieht mit einem geschulten Blick, welches Modul am besten zu deinem Dach passt. Lass dich gut beraten.

Hat dir der Überblick über Solarzellen geholfen? Oder eher nicht? Hab ich etwas wichtiges vergessen?

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Ich stehe mit meinem Blog noch ganz am Anfang und muss noch viel lernen. Deshalb freue ich mich über jedes Feedback. Jeder Kommentar und jede E-Mail wird von mir beantwortet. Fragen, Anregungen, Verbesserungen oder ein nettes Lob, sind bei mir immer sehr willkommen.

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Autor: Lydia

Leidenschaftliche Solartechnikerin, die helfen möchte Photovoltaik einfach zu verstehen. Denn energiewenden ist auch auf dem eigenen Hausdach möglich.

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