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.
Die Effizienz der Photovoltaikzelle (PV-Zelle), die auf dem Siliziumtyp und dem Zelldesign basiert, und die Gesamteffizienz des Panels , die auf dem Zelllayout, der Konfiguration und der Panelfläche basiert, sind die beiden Hauptdeterminanten der Solarpanel-Effizienz.
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 p- oder n-dotiertes Silizium – bestimmen die Effizienz der Zelle. Der Füllfaktor (FF), der den höchsten Wirkungsgrad einer PV-Zelle bei optimaler Betriebsspannung und -stromstärke angibt, dient zur Bestimmung des Zellwirkungsgrades.
Der Wirkungsgrad (Ύ·) des Panels wird maßgeblich von der Zellarchitektur beeinflusst. Die Siliziumsorte, die Busbar -Konfiguration, der pn-Übergang und die Passivierungsart sind wichtige Merkmale.
Aufgrund des hochreinen N-Typ-Siliziumsubstrats und des Fehlens von Abschattungsverlusten durch die Stromschienen erreichen Solarmodule mit teuren IBC-Zellen derzeit den höchsten Wirkungsgrad (21–23 %). Module mit den neuesten monokristallinen PERC-, N-Typ-TOPCON- und fortschrittlichen Heteroübergangszellen (HJT) erzielen jedoch deutlich höhere Wirkungsgrade als 21 %.
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Panel-Effizienz
Unter Standardtestbedingungen (STC) wird der Wirkungsgrad eines Solarmoduls mit einer Zelltemperatur von 25°C, einer Sonneneinstrahlung von 1000W/m2 und einer Luftmasse von 1.5 berechnet.
Die maximale Nennleistung, Pmax (W) bei STC, wird effektiv ermittelt, indem die Gesamtfläche des Panels in Quadratmetern durch den Wirkungsgrad (%) des Panels geteilt wird.
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.
