Was sind Solarzellen?
Solarzellen sind das Herz jeder Photovoltaikanlage. Sie verwandeln Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom â leise, ohne bewegliche Teile und mit sehr langer Lebensdauer. Diese Seite erklĂ€rt dir den physikalischen Kern (pn-Ăbergang), die wichtigsten Zelltechnologien (p-Type PERC, n-Type TopCon, HJT), was Datenblattwerte bedeuten, wie Zellen zu Modulen verschaltet werden und worauf du bei Auslegung, Strings und Wechselrichter achten solltest. Ziel: Angebote und Daten sicher lesen, ErtrĂ€ge besser einschĂ€tzen, Fehler vermeiden.
Funktionsprinzip einer Solarzelle
Eine Solarzelle ist im Kern eine pn-Halbleiterdiode. Trifft Photonenenergie auf die Halbleiterschicht, werden Elektron-Loch-Paare erzeugt. Das eingebaute elektrische Feld an der pn-Grenze trennt sie: Elektronen wandern zur n-Seite, Löcher zur p-Seite. Ăber Metallkontakte kann dieser Strom abgegriffen und in den Stromkreis eingespeist werden. Mehr Licht â mehr LadungstrĂ€ger â höherer Strom; die Spannung ist hauptsĂ€chlich vom Material und der Temperatur abhĂ€ngig.
Realisiert wird das mit dotierten Siliziumschichten, Passivierungen, Antireflex-Beschichtungen und feinen Leiterbahnen (Finger/Busbars). Damit die Zelle wetterfest wird, laminieren Hersteller mehrere Zellenreihen zwischen Glas, EVA-Folien und RĂŒckseitenfolie (oder Glas-Glas) â das ergibt das fertige Modul.
Zelltechnologien: p-Type, n-Type, PERC, TopCon & HJT
p-Type PERC (etabliert & gĂŒnstig)
p-Type PERC nutzt eine p-dotierte Basis und eine passivierte RĂŒckseite, um Rekombination zu verringern. Ergebnis: solide Wirkungsgrade bei attraktiven Kosten. Typisch fĂŒr viele bewĂ€hrte Module, geringe KomplexitĂ€t in der Produktion.
n-Type TopCon (stark & stabil)
n-Type TopCon arbeitet mit einer Tunneloxid-Passivierung (TO), was Leckströme reduziert und die Spannung erhöht. Vorteile: gute TemperaturstabilitĂ€t und oft geringere Degradation. In der Praxis sehr beliebt fĂŒr hohe Wirkungsgrade ohne exotische Prozesse.
n-Type HJT (Schwachlicht-Champion)
HJT (Heterojunction) kombiniert kristallines Silizium mit amorphen Siliziumschichten. Das bringt exzellentes Schwachlichtverhalten und niedrige Temperaturkoeffizienten. Die Fertigung ist komplexer, die Module liefern dafĂŒr sehr stabile Leistungen â auch an warmen Tagen.
Mono vs. Poly vs. DĂŒnnschicht
Monokristallin bietet die höchste Leistungsdichte pro mÂČ, polykristallin ist preislich oft attraktiver bei viel FlĂ€che. DĂŒnnschicht ist besonders leicht/homogen und punktet bei Statik- oder Designanforderungen â benötigt aber mehr FlĂ€che.
Datenblattwerte richtig lesen
Auf dem Datenblatt findest du die Kennlinien unter STC (Standard Test Conditions) sowie praxisnĂ€here Werte bei NOCT. Wichtige GröĂen sind:
- Voc (Leerlaufspannung) und Isc (Kurzschlussstrom)
- Vmpp/Impp am MPP-Arbeitspunkt â relevant fĂŒr die WR-Auslegung
- Temperaturkoeffizient von Pmpp (Leistung), V und I
- Degradationsangaben und Garantiebedingungen (Produkt/Leistung)
Von Zelle zu Modul: Verschaltung & Bypass-Dioden
Zellen werden in Reihe geschaltet, um die Spannung zu erhöhen, und in Teilstrings zusammengefasst, die von Bypass-Dioden ĂŒberbrĂŒckt werden. Das schĂŒtzt vor Hotspots und reduziert Verluste bei Teilverschattung, weil verschattete Segmente umgangen werden. Moderne Module nutzen Halbzellen, mehrere Busbars oder Schindeltechnologien, um WiderstĂ€nde zu senken und den Stromfluss gleichmĂ€Ăiger zu verteilen.
Vergleichstabellen
| Zelltechnologie | Typische Vorteile | Zu beachten |
|---|---|---|
| p-Type PERC | Preisattraktiv, bewĂ€hrt, gute VerfĂŒgbarkeit | Etwas höhere initiale Degradation |
| n-Type TopCon | Hoher Wirkungsgrad, stabil, geringe Degradation | Je nach Hersteller unterschiedliche ZellgröĂen/Spannungen |
| n-Type HJT | Sehr gutes Schwachlicht, niedriger Temp.-Koeffizient | Komplexere Produktion, ggf. höherer Modulpreis |
| DĂŒnnschicht (CIGS/CdTe) | Leicht, homogen, gut bei Hitze & Diffuslicht | Geringere Leistungsdichte â mehr FlĂ€che nötig |
| Kennwert | Bedeutung | Planungshinweis |
|---|---|---|
| Voc | Maximale Modulspannung ohne Last | Summe der Voc im String bei KĂ€lte <= WR-Max. |
| Vmpp/Impp | Arbeitspunkt unter STC | Ins MPP-Fenster des WR legen; Trackeranzahl beachten |
| Temp.-Koeff. (P, V, I) | Leistungs-/SpannungsĂ€nderung pro °C | HinterlĂŒftung, Montageabstand und KabelfĂŒhrung optimieren |
| NOCT-Leistung | Praxisnahe Leistungsangabe | FĂŒr konservative Ertragsprognosen nutzen |
Praxis: Strings, MPP & Temperatur
Planungstipps
- Strings nach Ausrichtung/Neigung trennen, Verschattung konsistent halten
- WR so wÀhlen, dass MPP-Fenster die String-Vmpp sauber trifft
- DC-Leitungen kurz und schattungsfrei fĂŒhren, Ăberspannungsschutz vorsehen
- Gute HinterlĂŒftung (Montageabstand) senkt Zelltemperatur â mehr Ertrag
- Optional Speicher/Hybrid-WR vorausschauend berĂŒcksichtigen
HĂ€ufige Fehler
- Strings mit verschiedenen Dachseiten mischen â MPP verliert Ertrag
- Voc-Reserve bei KĂ€lte ignorieren â WR-Grenzen ĂŒberschritten
- Zu knapper WR â unnötiges Clipping an guten Tagen
- Teilverschattung unterschĂ€tzt â Bypass-Segmente blocken Leistung
FAQ
Worin unterscheiden sich p-Type und n-Type?
Bei n-Type sind Elektronen die MehrheitstrĂ€ger â oft geringere Degradation und stabilere Leistung. p-Type ist sehr verbreitet und kostengĂŒnstig.
PERC, TopCon, HJT â was heiĂt das?
Verbesserungen an RĂŒckseite/Passivierung/Kontakten. PERC ist etabliert, TopCon sehr effizient und stabil, HJT glĂ€nzt bei Schwachlicht und Hitze.
Warum variiert die Leistung ĂŒbers Jahr?
LichtintensitÀt, Temperatur und Einstrahlwinkel Àndern sich. Höhere Zelltemperatur senkt typischerweise die Leistung.
Brauche ich Leistungsoptimierer?
Nur bei relevanter Teilverschattung oder gemischten Ausrichtungen. Sonst sind sauber geplante Strings effizienter.
Wie wichtig ist das Datenblatt wirklich?
Sehr: Es definiert Grenzen (Voc, MPP-Fenster, Temp.-Koeff.) und Garantien. Ohne Datenblatt ist eine seriöse Auslegung nicht möglich.
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