Photovoltaik: Typen und Effizienz
Welchen Wirkungsgrad haben die unterschiedlichen Photovoltaik-Module und welche Art hat für die Zukunft am meisten Potenzial? Dabei spielen Produktionskosten und Effizienz eine schlagende Rolle.
Der Wirkungsgrad einer Solarzelle gibt an, welcher Anteil der einfallenden Lichtenergie in elektrischen Strom umgewandelt wird. Er liegt bei den besten zurzeit verkauften Zellen bei etwa 20 Prozent. Voraussetzungen für diese hohen Wirkungsgrade sind eine sehr hohe Materialreinheit und die aufwändige Bearbeitung der Zellen. Das wirkt sich natürlich auf den Preis aus.
Silizium mit Preisvorteil
Die derzeit besten Hochleistungszellen bestehen aus teurem monokristallinem Silizium, das in aufwändigen Verarbeitungsprozessen weiterbehandelt wird. Für netzgekoppelte Solaranlagen werden meist Module mit Solarzellen aus monokristallinem und polykristallinem Silizium eingesetzt. Der etwas geringere Wirkungsgrad von polykristallinem Silizium wird dabei durch den Preisvorteil ausgeglichen.
Die neuen Dünnschichtzellen
Neben den kristallinen Solarzellen werden auch so genannte Dünnschichtsolarzellen aus amorphen Silizium oder Cadmium-Tellurid angeboten und aus den Elementen Kupfer, Indium und Selen werden CIS-Zellen hergestellt. Im Vergleich zu den bekannten, blau schimmernden, polykristallinen Siliziumzellen, die durchschnittliche Wirkungsgrade von 12 - 14 Prozent aufweisen, fällt der Material- und Energieaufwand für die Herstellung von Dünnschichtzellen deutlich geringer aus. Sie haben zwar geringere Wirkungsgrade als kristalline Zellen, besitzen aber andere Vorteile.
Ihre Produktion ist wirtschaftlicher, weiters wird weniger Material und teure Energie verbraucht und das Zellmaterial kann je nach Träger fest oder hoch flexibel sein. Module aus amorphem Silizium gelangen hauptsächlich im Freizeitbereich zur Anwendung beispielsweise für Campingmobile oder in der Seefahrt. Ein weiteres Anwendungsfeld sind Systeme zur direkten Dachintegration.
| Tabelle: Zellenarten und ihre Wirkungsgrade | |
| Halbleitertyp | Wirkungsgrad |
| Hochleistungszellen | 20 % |
| Monokristallines Silizium | 18,5% |
| Polykristallines Silizium | 16,0% |
| Amorphes Silizium | 7,0% |
| CIS, CIGS - Kupfer, Indium, Selen bzw. Germanium | 14,0% |
| Cadmium-Tellurid | 11,0% |
Dünnschichttechnik ist Zukunft
Auch bei Kleinmodulen für elektronische Geräte sind Dünnschichttechnologien bereits weit verbreitet. Es ist zu erwarten, dass sie durch ihre geringeren Produktionskosten (derzeit ab 0,67 Euro pro Watt) zukünftig einen sehr großen Marktanteil erreichen. „Fast 200 Firmen produzieren derzeit Dünnschichtmodule oder arbeiten daran", sagt Arnulf Jäger-Waldau, Energieexperte der EU-Kommission. Der europäische Photovoltaikindustrie-Verband (EPIA) erwartet daher, dass der Marktanteil in Kürze bei 20 Prozent liegen wir. Gleichzeitig wird die Fertigung dank neuer Herstelltechniken und Automatisierungslösungen immer effizienter. Massenfertigung und der technische Fortschritt senken die Kosten – und erhöhen die Marktchancen.
