Der Wirkungsgrad (Ω) beschreibt das Verhältnis der nutzbaren Energie, die eine Maschine verlässt, zur zugeführten Energie. Er wird üblicherweise in Prozent angegeben. Je mehr Sonnenlicht Solarmodule in elektrische Energie umwandeln, desto effizienter sind sie.
Hocheffiziente Solarmodule sind teurer, benötigen aber weniger Platz und sind daher eine gute Option für Hausbesitzer mit kleiner Dachfläche.
Wirkungsgrad von Photovoltaikzellen (PV), basierend auf Siliziumtyp und Zelldesign, und Gesamtpaneleffizienz, basierend auf Zellenlayout, Konfiguration und Panelfläche, sind die beiden Hauptfaktoren, die die Effizienz von Solarpanelen bestimmen.
Durch die Vergrößerung der Solarpanelgröße kann die Effizienz erhöht werden. Die leistungsstärksten Solarpanele können mittlerweile bis zu 700 W Strom erzeugen. Die beiden Faktoren, PV-Zelleneffizienz und Paneleffizienz, werden im Folgenden näher erläutert:
Wirkungsgrad von Photovoltaikzellen (PV)
Die Zellstruktur und das verwendete Substrat – typischerweise entweder P-Typ-Silizium oder N-Typ-Silizium – bestimmen die Effizienz der Zelle. Die Füllfaktor Zur Bestimmung der Zelleffizienz wird der FF-Wert (höchster Umwandlungswirkungsgrad einer PV-Zelle bei optimaler Betriebsspannung und -strom) verwendet.
Der Wirkungsgrad (η) des Moduls wird maßgeblich von der Zellarchitektur beeinflusst. Die Siliziumsorte, Sammelschiene Konfiguration, Verbindung und Passivierungstyp sind wichtige Merkmale.
Aufgrund des hochreinen N-Typ-Siliziumsubstrats und der Abwesenheit von Verschattungsverlusten der Sammelschiene können die mit teuren IBC-Zellen haben derzeit den höchsten Wirkungsgrad (21–23 %). Module, die mit den neuesten monokristallinen PERC-, N-Typ-TOPCON- und Advanced-Heterojunction-Zellen (HJT) hergestellt werden, weisen jedoch Wirkungsgrade auf, die deutlich über 21 % liegen.
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Panel-Effizienz
Unter Standardtestbedingungen (STC) wird die Effizienz eines Solarmoduls unter Verwendung einer Zelltemperatur von 25 °C berechnet. Sonnenstrahlung von 1000 W/m2 und einer Luftmasse von 1.5.
Die maximale Nennleistung oder Pmax (W) bei STC wird effektiv bestimmt durch Aufteilung der gesamten Plattenfläche, ausgedrückt in Quadratmetern, durch die Effizienz (%) des Panels.
Zahlreiche Variablen wie Temperatur, Bestrahlungsstärke, Zelltyp und Zellverbindung können die Gesamtwirksamkeit eines Panels beeinflussen.
Die effektivsten Module sind solche mit hochmodernen Interdigitated Back Contact- oder IBC-Zellen, gefolgt von Heterojunction-Zellen (HJT), TOPcon-Zellen, halbierten und mehrteiligen monokristallinen PERC-Zellen, Schindelzellen und 60-Zellen-Monozellen (4–5 Busbar).
Die am wenigsten effektiven und kostengünstigsten Module sind typischerweise polykristalline oder multikristalline Module mit 60 Zellen.
