Wirkungsgrad Solarzellen: Alles zur Effizienz von Solarmodulen
Die Effizienz von Solarmodulen bestimmt zu einem großen Teil, wie viel Geld du durch deine Solaranlage einsparst. Gemessen wird sie über den Wirkungsgrad. In diesem Artikel erklären wir, was sich hinter diesem Begriff verbirgt und wie du am effizientesten Solarmodule für deine zukünftige Solaranlage auswählst.
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Erste Berechnung startenWas versteht man unter dem Wirkungsgrad einer Solarzelle?
Der Wirkungsgrad einer Solarzelle, auch als Effizienz bezeichnet, ist ein Maß dafür, wie gut die Solarzelle Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln kann.
Das bedeutet: Je höher der Wirkungsgrad, desto mehr Strom kann eine Solarzelle aus einer bestimmten Menge an Sonnenlicht erzeugen.
Ein hoher Wirkungsgrad bedeutet aber noch nicht, dass eine Solarzelle besser ist als eine andere, denn Faktoren wie die Lebensdauer und die Kosten der Solarzelle spielen ebenfalls eine Rolle.
Wie misst man den Wirkungsgrad von Solarzellen?
Der Wirkungsgrad einer Solarzelle wird durch einen Vergleich der erzeugten Leistung der Solarzelle mit der Einstrahlungsleistung des Sonnenlichts gemessen.
- Zunächst wird die Leistung der Solarzelle bestimmt und in Watt (W) ausgedrückt.
- Anschließend wird die Leistung des Sonnenlichts gemessen, das auf die Solarzelle einstrahlt. Diese Einstrahlungsleistung wird in W pro Quadratmeter ausgedrückt.
- Nun wird die Fläche der Solarzelle in m² bestimmt.
- Die Formel zur Berechnung des Wirkungsgrades dividiert die maximale Leistung der Solarzelle durch das Produkt aus der Fläche der Solarzelle und der Einstrahlungsleistung des einfallenden Sonnenlichts.
- Das Ergebnis wird dann mit 100 multipliziert, um den Wirkungsgrad in Prozent auszudrücken.
Also:
Wirkungsgrad (in Prozent) = Leistung der Solarzelle (in W) / (Fläche der Solarzelle (in m²) x Einstrahlungsleistung des einfallenden Sonnenlichts (in W / m²)) x 100
Wenn eine Solarzelle also beispielsweise:
- 5 W generiert,
- 1.000 W / m² auf sie einstrahlen und
- die Solarzelle 0,024 m² groß ist
beträgt ihr Wirkungsgrad:
20,8 % = 5 W / (0,024 m² x 1.000 W / m²) x 100
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Messen Solarhersteller den Wirkungsgrad einer einzelnen Zelle?
Solarhersteller messen den Wirkungsgrad eines gesamten Solarmoduls und nicht den Wirkungsgrad einer einzelnen Solarzelle.
Der Wirkungsgrad einer einzelnen Solarzelle wäre irreführend, da Solarmodule aus vielen verbundenen Solarzellen bestehen, und es auf Modulebene zu Energieverlusten kommt. Die Gründe dafür sind:
- Reflektionen von Licht an der Oberfläche des Moduls
- Abschattungseffekte zwischen den Zellen
- Verluste aufgrund von elektrischem Widerstand in den Verbindungen und Schaltungen
Daher ist der Wirkungsgrad des gesamten Solarmoduls eine repräsentativere Kennzahl, um die tatsächliche Leistungsfähigkeit und Effizienz eines Solarmoduls unter realen Betriebsbedingungen zu bewerten.
Welcher Wirkungsgrad ist bei Solarmodulen normal?
Die Wirkungsgrade für kommerziell erhältliche Solarmodule liegen – je nach Technologie – bei 10-20 %.
| Solarmodule Typ | Durchschnittlicher Wirkungsgrad |
| Monokristalline Solarmodule | 20 % |
| Polykristalline Solarmodule | 16 % |
| Dünnschicht-Solarmodule | 10 % |
Das stärkste bei zolar erhältliche Solarmodul – das Trina Vertex S+ – hat einen Wirkungsgrad von 22,5 %. Es handelt sich dabei um ein monokristallines Solarmodul. Alle anderen bei zolar erhältlichen Module findest du im Solarmodul-Vergleich.
Den Wirkungsgrad erfährst du ganz einfach durch einen Blick ins Datenblatt des jeweiligen Solarmoduls – hier zum Beispiel für das eben genannte Trina Vertex S+.
Alternativ beraten dich unsere Solar-Expert:innen gern telefonisch zum Wirkungsgrad. Wir brauchen dafür nur ein paar erste Informationen von dir.
Sparpotenzial berechnenWelchen Wirkungsgrad haben die Solarmodule auf meinem Dach?
Grundsätzlich den der im Datenblatt steht; tatsächlich schwankt der Wirkungsgrad eines Moduls jedoch stetig.
Der im Datenblatt genannte Wert wurde nämlich unter Standardtestbedingungen (STC) gemessen – und diese herrschen auf deinem Dach nicht zu jeder Zeit.
Die Standardtestbedingungen sind eine Reihe von Parametern, die bei der Bestimmung des Wirkungsgrades von Solarmodulen verwendet werden, um Vergleichbarkeit zwischen allen Solarmodulen auf dem Markt zu gewährleisten.
Die Parameter der Standardtestbedingungen lauten:
- Einstrahlungsleistung: 1.000 Watt pro Quadratmeter (W / m²)
- Zelltemperatur: 25 Grad Celsius
- Luftmassenverhältnis (AM): 1,5
Und auch wenn wir das Luftmassenverhältnis nicht erklärt haben, wirst du sicher gemerkt haben: 25 Grad Celsius ist eine sehr niedrige Temperatur für eine Solarzelle.
Bei Sonnenschein können die Temperaturen von Solarzellen auf dem Dach nämlich bis zu 85 Grad Celsius erreichen.
Die Temperatur bei Standardtestbedingungen ist so niedrig gehalten, um die Messungen zu erleichtern. Denn mehr Energie bedeutet mehr Aufwand bei den Messungen.
Tatsächlich lassen sich durch die im Datenblatt angegebenen Wirkungsgrade von Solarmodulen selbige also wunderbar vergleichen.
Mit denselben Wirkungsgraden für dein Dach rechnen kannst du jedoch nicht. Wichtiger ist dir aber wahrscheinlich sowieso der Gewinn der gesamten Solaranlage. Unser Solarrechner gibt dir einen ersten Eindruck davon:
Netzbezug
kWh
Erzeugung
kWh
CO2 Ersparnis
kg
Hausverbrauch
kWh
Autarkie %
Stromkosten-Ersparnis
Einspeisevergütung
Betriebskosten
Anschaffungskosten
Monatliche Gewinnpotenzial
Stromkosten-Ersparnis
Einspeisevergütung
Betriebskosten
Anschaffungskosten
Monatliche Gewinnpotenzial
Warum haben Photovoltaikanlagen einen anderen Wirkungsgrad als Solarzellen?
Tatsächlich lässt sich der Wirkungsgrad einer PV-Anlage gar nicht seriös ermitteln.
Grund dafür ist, dass die Komponenten einer PV-Anlage von verschiedenen Herstellern stammen und für die gesamte Anlage keine Labortests durchgeführt werden.
Das bedeutet: sowohl Solarmodule als auch Stromspeicher und Wechselrichter haben jeweils einen Wirkungsgrad, der vom Hersteller im Labor unter vergleichbaren Bedingungen ermittelt wurde.
Die gesamte PV-Anlage hingegen hat keine solchen objektiv gemessenen Wirkungsgrad. Trotzdem lässt sich mit einer Solaranlage einiges an Gewinn erwirtschaften. Unser Solarrechner (Abschnitt hierüber) zeigt dir wie viel.
Wie optimiere ich den Wirkungsgrad meiner Photovoltaikanlage?
Auch wenn du den Wirkungsgrad deiner PV-Anlage nicht objektiv bestimmen kannst: Du kannst ihn optimieren und damit mehr Energie produzieren und mehr Geld sparen.
Wie? Indem du Folgendes sicherstellst:
- Hochwertige Komponenten: Eine Investition, die sich lohnt, sind hochqualitative Solarmodule und ein Wechselrichter, die jeweils optimale Leistung und maximale Langlebigkeit bieten.
- Optimale Ausrichtung und Neigung: Module sollten optimal zur Sonne ausgerichtet sein. Die richtige Neigung und Ausrichtung maximiert die Sonneneinstrahlung und somit die Energieerzeugung. Unsere Solarexpert:innen werden in der Planung deiner Anlage sicherstellen, dass dies der Fall ist.
- Regelmäßige Wartung: Die komplette Anlage sollte regelmäßig auf Defekte oder Abnutzung kontrolliert werden und entsprechende Wartungsarbeiten durchgeführt werden, um eine optimale Leistung sicherzustellen. Unser Rundum-Schutzpaket sichert dich in diesem Fall optimal ab.
- Monitoring-Systeme: Smarte Überwachungssysteme, wie unser zolar Compass, überwachen deinen Energieertrag und die Leistung deiner Solaranlage kontinuierlich und können so mögliche Probleme frühzeitig erkennen.
- Energieverbrauch optimieren: Wird dein selbst erzeugte Strom im Verbrauch bestmöglich optimiert, so lässt sich deine Solaranlage größtmöglich effizient einsetzen. Unser zolar Compass und unsere dazugehörige App helfen dir dabei, das Beste aus deiner Anlage herauszuholen.
- Professionelle Beratung: Eine gute Planung ist das A und O: welche Komponenten die richtigen für dein individuelles Solarprojekt sind, erfährst du am besten von unseren Solar-Expert:innen. Um zu starten, brauchen wir nur einige erste Informationen von dir
Wirkungsgrad Solarmodule: Oft gefragt
Monokristalline Solarmodule haben den höchsten Wirkungsgrad – aber auch den höchsten Preis.
In unserem Solarmodul-Vergleich zeigen wir dir, wie eine Reihe aktueller Modul-Modelle im direkten Vergleich gegeneinander abschneiden.
Es gibt drei Haupttypen von Solarmodulen: monokristalline, polykristalline und amorphe.
Monokristalline Solarmodule bestehen aus einem einzigen großen Kristall und haben den höchsten Wirkungsgrad. Sie werden aus hochreinem Halbleitermaterial hergestellt und sind in der Regel teurer als polykristalline Solarmodule.
Polykristalline Solarmodule bestehen aus vielen kleinen Kristallen und sind in der Herstellung einfacher und kostengünstiger als monokristalline. Daher auch der etwas niedrigere Wirkungsgrad.
Amorphe Solarzellen bestehen aus einem dünnen, flexiblen Film und sind in der Herstellung noch kostengünstiger als polykristalline Solarzellen. Amorphe Zellen haben den niedrigsten Wirkungsgrad und werden in der Regel für kleine Anwendungen wie Taschenrechner und Solarleuchten verwendet.
Der Preis für ein durchschnittliches monokristallines PV-Modul mit einer Leistung von [sc name="solarmodul-standard_leistung" ][/sc] (Wp) liegt derzeit bei ca. [sc name="solarmodul-standard_kosten-anschaffung" ][/sc].
Eine 10 kWp Anlage von zolar mit [sc name="solaranlage-10kwp_anzahl-module" ][/sc] monokristallinen Solarmodulen kostet insgesamt [sc name="solaranlage-10kwp_kosten-anschaffung" ][/sc] Euro. Weitere Größen- und Preisbeispiele findest du in unseren beispielhaften Paketen.
So funktioniert zolar als Photovoltaik-Vermittler:
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Zusammenfassung
- Der Wirkungsgrad einer Solarzelle gibt an, wie viel der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Je höher der Wirkungsgrad, desto effizienter ist die Solarzelle.
- Solarhersteller messen aber nicht den Wirkungsgrad von Solarzellen, sondern den ganzer Module (Verbindungen vieler Zellen), um diese vergleichbar zu machen.
- Da die Messung im Labor unter Bedingungen passiert, die auf dem Dach meist nicht vorherrschen, sind Solarmodule per Wirkungsgrad zwar vergleichbar; der Wirkungsgrad deiner Anlage auf deinem Dach lässt sich allerdings nicht objektiv bestimmen.
- Du kannst trotzdem einiges unternehmen, um den (nicht objektiv feststellbaren) Wirkungsgrad deiner Solaranlage zu optimieren – von der Auswahl hochwertiger Komponenten bis hin zum Einsatz eines Energiemanagers)