Was ist Wirkungsgrad?
Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis zwischen eingestrahlter Sonnenenergie und erzeugtem elektrischem Strom. Er gibt an, wie effizient eine Solarzelleoder ein SolarmodulLichtenergie in elektrische Energie umwandelt und wird in Prozent (%) angegeben.
Berechnung des Wirkungsgrads
Wirkungsgrad = Pelektrisch / Psolar × 100%
Bei Standard-Testbedingungen (STC) beträgt die Einstrahlung 1.000 W/m². Ein Modul mit 20% Wirkungsgrad erzeugt also 200 W elektrische Leistung pro m² Modulfläche.
1.000 W/m²
Einstrahlung
Standard-Testbedingung
20%
Modulwirkungsgrad
Typischer Wert moderner Module
200 W/m²
Elektrische Leistung
Erzeugte Leistung
Wirkungsgrade verschiedener Solarzellen-Technologien
Monokristallines Silizium
Höchster Wirkungsgrad bei Standardmodulen
Polykristallines Silizium
Gutes Preis-Leistungs-Verhältnis
PERC-Technologie
Verbesserte Rückseitenkontakte
Dünnschicht (CIS/CIGS)
Flexibel und leicht
Dünnschicht (a-Si)
Kostengünstig für spezielle Anwendungen
Perovskite (Labor)
Zukunftstechnologie in Entwicklung
Einflussfaktoren auf den Wirkungsgrad
Temperatur
Höhere Temperaturen reduzieren den Wirkungsgrad
Einstrahlung
Optimaler Wirkungsgrad bei 1.000 W/m²
Verschattung
Teilweise Verschattung reduziert Gesamtleistung erheblich
Alterung
Wirkungsgrad nimmt über die Jahre ab
Systemwirkungsgrad
Der Systemwirkungsgrad berücksichtigt alle Verluste in der gesamten PV-Anlage, nicht nur die der Solarmodule.
Gesamt-Systemwirkungsgrad: ~19%
Wirkungsgrad-Optimierung
Verschiedene Maßnahmen können den Wirkungsgrad der Gesamtanlage verbessern:
Hochwertige Module
Module mit höherem Wirkungsgrad wählen
Optimale Ausrichtung
Südausrichtung mit 30-35° Neigung
Verschattung vermeiden
Freie Flächen ohne Schatten nutzen
Leistungsoptimierer
Modulindividuelle Optimierung
Hocheffizienter WR
Wechselrichter mit >97% Wirkungsgrad
Kurze Kabelwege
Verluste in der Verkabelung minimieren
Zukunftsausblick
Die Wirkungsgrade von Solarzellen steigen kontinuierlich: Perovskite-Tandemzellen erreichen bereits über 30% im Labor. Konzentrator-Photovoltaik erzielt sogar über 45% Wirkungsgrad. In der Praxis werden PERC-,HJT- und TOPCon-Technologien Standard-Solarmodule auf 23-25% Wirkungsgrad bringen.