Wirkungsgrad von Solarzellen gibt an, wie viele Anteile des Sonnenlichts in nutzbaren Strom umgewandelt wird.

Wenn Sie sich nach Solarmodulen umsehen, sind Sie wahrscheinlich schon einmal auf den Begriff "Wirkungsgrad von Solarmodulen" gestoßen. Auf der Website praktisch jedes Solarherstellers steht er in fetter Schrift: "19% Wirkungsgrad!" oder "Unser Solarmodul mit dem höchsten Wirkungsgrad!". Aber was bedeutet der Wirkungsgrad von Solarmodulen überhaupt? Ist er das Wichtigste, worauf man bei einem Solarmodul achten sollte? Und was beeinflusst, wie effizient ein Solarmodul in der Praxis arbeitet?

Das Wichtigste in Kürze:

Der Wirkungsgrad von Solarmodulen ist ein Maß dafür, wie viel Sonnenlicht, das auf die Oberfläche eines Solarmoduls trifft, in nutzbaren Strom umgewandelt wird. Die meisten heute verwendeten Solarmodule haben einen Wirkungsgrad zwischen 15 % und 20 %.

Sunpower, LG Solar und REC Group stellen die effizientesten Solarmodule her, die heute auf dem Markt für Privatkunden erhältlich sind.

Die Art des Solarmoduls, die Konstruktion des Moduls und die Außenbedingungen haben alle einen Einfluss darauf, wie effizient ein Solarmodul arbeitet.

Die Ausgangsleistung und der Wert des von Ihnen gewählten Solarmoduls sind wichtiger als die Effizienzklasse.

Was ist der Wirkungsgrad von Solarmodulen?

Der Wirkungsgrad eines Solarmoduls gibt an, wie viel Sonnenlicht, das auf ein Solarmodul trifft, in nutzbaren Strom umgewandelt wird. Je höher der Wirkungsgrad, desto mehr Sonnenlicht kann das Modul in Strom umwandeln. Wenn ein Solarmodul also einen Wirkungsgrad von 15 % hat, bedeutet dies, dass 15 % der Sonnenenergie, die auf das Modul trifft, in Strom umgewandelt wird. 

Wie effizient sind Solarmodule?

Nach Angaben des National Renewable Energy Laboratory (NREL) haben die meisten heute installierten Solarmodule einen Wirkungsgrad zwischen 16 % und 22 %, mit einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 19,2 %. 

Solarmodule mit einem Wirkungsgrad von mehr als 20 % werden als Premium-Module bezeichnet und haben in der Regel einen höheren Preis. Zu den bekannten Marken für Solarmodule mit hohem Wirkungsgrad gehören Sunpower, LG Solar und REC Group.

Auch wenn 20 % keine besonders hohe Zahl zu sein scheint, so haben wir doch einen langen Weg zurückgelegt, was die Effizienz von Solarmodulen angeht. Als Silizium-Solarmodule im Jahr 1954 erfunden wurden, hatte ein Solarmodul nur einen Wirkungsgrad von 6 %. Noch vor 10 Jahren hatte ein durchschnittliches Solarmodul einen Wirkungsgrad von 13,4 %. Jetzt sind wir bei 19,2 %! Und mit aufregenden neuen Fortschritten wie Perowskit-Solarzellen könnten wir sogar Wirkungsgrade von 50 % erreichen!

Die 10 effizientesten Solarmodule des Jahres 2022 für Privathaushalte oder Geschäftsliegeschaften: 

1 SunPower M-Serie 440 W, Wirkungsgrad von 22,80 %
2 SunPower A-Serie** 420 W, Wirkungsgrad von 22,50%
3 LG Solar NeON R ACE 405 W, Wirkungsgrad von 22,30%
4 REC Group Alpha Pure 410 W, Wirkungsgrad von 22,20%
5 Panasonic EverVolt 380 W, Wirkungsgrad von 21,70%
6 Silfab Solar Elite 380 W, Wirkungsgrad von 21,40%
7 Risen Energy Titan 410 W, Wirkungsgrad von 21,30%
8 Q Cells Q. Peak Duo Black ML 370 W, Wirkungsgrad von 20,60%
9 Solaria PowerXT 370 W, Wirkungsgrad von 20,50%
10 Jinko Solar Eagle G4 390 W, Wirkungsgrad von 20,43% 

Für ein 8-Kilowatt-Solarsystem mit hocheffizienten Solarmodulen müssen Sie mit Kosten zwischen 32.000 und 37.000 CHF rechnen. Im Vergleich dazu würde ein gleich großes Solarsystem mit Standard-Effizienz-Panelen zwischen 25.000 und 30.000 CHF kosten. 

Es ist nicht zu leugnen: Die Installation von hocheffizienten Modulen kostet mehr Geld als die von Standardmodulen. Es gibt jedoch immer mehr Hersteller von Solarmodulen, insbesondere chinesische Hersteller, die Module mit einem Wirkungsgrad von über 20 % zu wesentlich günstigeren Preisen anbieten. 

Marken wie Trina Solar und LONGi bieten inzwischen qualitativ hochwertige Module mit einem Wirkungsgrad von über 20 % an, allerdings zu wesentlich günstigeren Preisen als Unternehmen wie Sunpower. Sie kosten zwar immer noch etwas mehr als Module mit Standardwirkungsgrad, aber wenn sich dieser Trend fortsetzt, könnten die Preise für hocheffiziente chinesische Solarmodule genauso niedrig werden wie die Preise für Standardmodule. 

Welche Faktoren beeinflussen den Wirkungsgrad von Solarmodulen?

Solarmodule werden wie ein Schichtkuchen hergestellt - es gibt die vordere Glasscheibe, eine Schicht Verkapselungsmaterial, die Solarzellen, weiteres Verkapselungsmaterial, eine Rückseitenfolie und einen Aluminiumrahmen, der alles zusammenhält. Die Materialien, aus denen diese Schichten bestehen (vor allem die Solarzellen und die Rückseitenfolie), spielen eine wichtige Rolle dabei, wie effizient ein Solarmodul Sonnenlicht in Elektrizität umwandeln kann, und dazu gehören:
- Zellentyp
- Stromschienen und Verkabelung
- Rückwand

Solarzellentyp

Einer der wichtigsten Faktoren für die Effizienz von Solarmodulen ist der Typ der verwendeten Solarzelle. Solarzellen sind der Teil des Solarmoduls, der das Sonnenlicht aufnimmt und in Strom umwandelt. Es gibt drei Haupttypen von Silizium-Solarzellen: polykristalline, Dünnschicht- und monokristalline.

Sie müssen eigentlich nur über monokristalline Module Bescheid wissen - sie werden für fast jede Solaranlage verwendet, und jedes einzelne hocheffiziente Solarmodul, das heute auf dem Markt ist, verwendet eine Form der monokristallinen Solarzellentechnologie. Einige der gängigsten monokristallinen Siliziumzellen mit hohem Wirkungsgrad sind: 

PERC-Solarzellen
PERC-Zellen, die auch als passivierte Emitter- und Rückkontaktzellen" bezeichnet werden, bieten in der Regel einen zusätzlichen Wirkungsgrad von etwa 1 % dank einer reflektierenden Rückschicht, die jegliches Licht, das die Zelle durchdrungen hat, zurück in die Zelle reflektiert.

HJT-Solarzellen
Heterojunction with intrinsic thin layer cells (HJT-Solarzellen mit intrinsischer Dünnschicht) sind herkömmliche monokristalline Solarzellen, die zwischen Schichten eines anderen Siliziumtyps eingebettet sind, der verschiedene Wellenlängen des Lichts absorbiert und die Stromproduktion erhöht. Panasonic und die REC Group sind für den Einsatz der HJT-Solartechnologie bekannt.   

Halbgeschnittene oder geteilte Zellen
Die Split-Cell-Technologie ist genau das, wonach sie klingt: Die Solarzellen werden mit einem Präzisionslaser in zwei Hälften geteilt, was die Hitze und den Widerstand reduziert und so den Gesamtwirkungsgrad erhöht. 

Stromschienen und Verkabelung 

Die Art und Weise, wie die Solarzellen miteinander verdrahtet sind, kann sich ebenfalls auf die Effizienz der Stromerzeugung auswirken. Wenn Sie die Vorderseite eines Solarmoduls betrachten, sehen Sie eine Reihe dünner Linien. Dabei handelt es sich um eine Reihe von Kupfer- oder Aluminiumdrähten, die den Strom von der Solarzelle zum Solarwechselrichter leiten. 

Einige Solarhersteller haben auf die Multi-Busbar-Technologie umgestellt, bei der mehrere ultradünne Busbars verwendet werden, im Gegensatz zu weniger, dickeren Busbars. Die dünneren Busbars verringern die Abschattung der Solarzelle und ermöglichen es ihr, mehr Sonnenlicht zu absorbieren, was den Wirkungsgrad erhöht. 

Sunpower verwendet Interdigitated-Back-Contact- oder IBC-Zellen, bei denen sich alle Busbars und die Verkabelung auf der Rückseite der Solarzelle befinden. Dadurch kann die gesamte Fläche der Zelle Strom aufnehmen, ohne dass es zu Abschattungsproblemen kommt. IBC-Zellen sind jedoch kompliziert und teuer in der Herstellung. 

Rückseiten 

Wenn Sie sich jemals ein herkömmliches Solarmodul angesehen haben, haben Sie wahrscheinlich die schwarzen Solarzellen gesehen, die von einer weißen Fläche umgeben sind. Diese weiße Fläche ist die Rückseitenfolie des Paneels. Vielleicht haben Sie auch schon Solarmodule gesehen, die ganz schwarz sind; diese Module haben eine schwarze Rückwand. 

Schwarze Rückseiten sind bei Hausbesitzern sehr beliebt, weil sie den Modulen ein wirklich elegantes, einheitliches Aussehen verleihen, indem sie nahtlos mit der Farbe der Solarzellen verschmelzen. Allerdings sind Solarmodule mit schwarzer Rückwand etwas weniger effizient als solche mit weißer Rückwand, da sich die Solarmodule dadurch stärker erhitzen. Je heißer ein Solarmodul ist, desto weniger Strom kann es erzeugen.

Beeinflussen die Umweltbedingungen den Wirkungsgrad eines Solarmoduls? 

Alles, worüber wir bisher gesprochen haben, bezieht sich auf den Wirkungsgrad von Solarmodulen. Der Wirkungsgrad wird unter einer Reihe von Standard-Labortestbedingungen berechnet, und leider werden die Solarmodule auf Ihrem Dach nicht unter diesen idealen Bedingungen betrieben. 

Das bedeutet, dass der tatsächliche Wirkungsgrad Ihres Paneels von vielen Faktoren abhängt, darunter:

Temperatur
Je heißer die Oberfläche eines Solarmoduls wird, desto geringer ist sein Wirkungsgrad. Solarmodule funktionieren am besten bei kalten, aber sonnigen Bedingungen. Hier erfahren Sie mehr darüber, wie sich die Temperatur auf Solarmodule auswirkt.

Ausrichtung des Solarsystems
Solarmodule auf nach Süden ausgerichteten Dächern erzeugen am effizientesten Strom. Solarmodule, die in andere Richtungen ausgerichtet sind, erhalten weniger Sonnenlicht, wodurch die Effizienz des Moduls sinkt. 

Winkel des Solarsystems
Idealerweise sollten die Solarmodule in einem Winkel zwischen 30° und 45° installiert werden, je nachdem, wo Sie wohnen. Wenn Ihr Dach eine sehr steile oder flache Neigung hat, kann die Menge an Strom, die die Solarmodule erzeugen können, dadurch verringert werden. Mehr darüber erfahren Sie hier. 

Abschattung
Wenn ein Solarmodul verschattet wird, z. B. durch den Schatten eines Baumes, wird es weniger Strom erzeugen. Je nach Wechselrichter kann die Abschattung eines Moduls sogar die Produktion mehrerer Module beeinträchtigen. Wir haben einen vollständigen Leitfaden zur Auswirkung von Abschattungen auf Solarmodule.

Das Wetter
Solarmodule funktionieren am besten an klaren, sonnigen Tagen. Selbst eine vorbeiziehende Wolke kann sich auf die Stromerzeugung der Module auswirken. Schneeanhäufungen können die Energieerzeugung gänzlich verhindern, so dass Sie die Paneele bei starkem Schneefall eventuell abräumen müssen.   

Ablagerungen
Wenn Sie an einem besonders staubigen Ort leben oder vielleicht an einem Ort, an dem es regelmäßig zu Waldbränden kommt, kann sich Schutt auf Ihren Solarmodulen ansammeln und die Menge an Sonnenlicht, die sie in Strom umwandeln können, verringern. Selbst so etwas Kleines wie Vogelkot kann zu einem Rückgang der Solarproduktion führen. In den meisten Fällen werden Regenstürme dafür sorgen, dass alles, was sich auf den Modulen befindet, entfernt wird, aber Sie sollten in Erwägung ziehen, die Module zu reinigen, um die Stromproduktion zu maximieren. 

Wie wird der Wirkungsgrad von Solarmodulen berechnet? 

Wenn Sie sich für ein Solarmodul entscheiden, wird der Wirkungsgrad auf dem Datenblatt des Moduls angegeben. Aber wie genau wird er berechnet? Es gibt eine recht einfache Formel zur Berechnung des Wirkungsgrads von Solarmodulen: 

Wirkungsgrad = [Leistungsabgabe des Moduls / (Fläche des Moduls x Sonneneinstrahlung)] x 100 

Wenn Solarmodule im Labor unter Standardtestbedingungen (STC) getestet werden, geht man davon aus, dass sie eine Einstrahlung von 1.000 Watt Sonnenlicht pro Quadratmeter erhalten. Mit diesem Wissen können wir den Wirkungsgrad für ein Modul berechnen: 

350-Watt-Panel mit einer Fläche von 1,8 Quadratmetern:
Wirkungsgrad = [350 Watt / (1,8 m2 x 1.000 Watt pro m2)] x 100
Wirkungsgrad = 19,4%

Brauchen Sie wirklich hocheffiziente Solarmodule?

Der Wirkungsgrad eines Moduls ist nicht das Wichtigste, worauf man achten sollte. Worauf Sie wirklich achten sollten, ist die Nennleistung des Moduls. Die Nennleistung gibt an, wie viel Strom ein Solarmodul erzeugen kann. Sie gibt Ihnen ein besseres Gesamtbild davon, was das Solarmodul leisten kann, wobei auch der Wirkungsgrad des Moduls berücksichtigt wird.

Nehmen wir zum Beispiel an, Sie entscheiden sich zwischen zwei Modulen: Modul A hat einen Wirkungsgrad von 19 %, Modul B hat einen Wirkungsgrad von 17 %, und beide Module haben eine Nennleistung von 350 Watt. Es spielt keine Rolle, dass Panel A einen höheren Wirkungsgrad als Panel B hat, denn beide haben dieselbe maximale Leistung von 350 Watt. Sie sollten sich nicht nur für das Modul mit dem höchsten Wirkungsgrad entscheiden, sondern auch überlegen, wie viel das Modul kostet und ob die Kosten den Nutzen, den das Modul bietet, wert sind.

Hocheffiziente Solarmodule lohnen sich in der Regel nur dann, wenn Sie nur eine begrenzte Dachfläche haben und jedes einzelne Modul so viel Strom wie möglich erzeugen muss.

Sind Solarmodule mit hohem Wirkungsgrad das Richtige für Sie?

Premium-Effizienz-Module für die meisten Hausbesitzer wahrscheinlich nicht notwendig. Sie sind in der Regel teurer als Paneele mit Standard-Effizienz, ohne Ihnen einen großen zusätzlichen Nutzen zu bieten.

Wenn Sie also nur eine begrenzte Dachfläche haben oder Ihr Dach nicht ideal für eine Solaranlage ausgerichtet ist, sollten Sie vielleicht ein hocheffizientes Modul in Betracht ziehen, da es Ihre Stromproduktion ein wenig steigern könnte. Oder wenn Geld für Sie keine Rolle spielt und Sie einfach nur das technisch hochwertigste Solarmodulsystem haben möchten, das Sie bekommen können, dann entscheiden Sie sich für diese hocheffizienten Module!

Aber für alle anderen sollten Sie überlegen, welche Solarmodule Ihnen das beste Preis-Leistungs-Verhältnis bieten. Sie möchten ein Solarmodul, das zuverlässig und von guter Qualität ist und Ihren Energiebedarf deckt, ohne dass Sie dabei Ihr Budget sprengen müssen.