Effizienz von Sonnenkollektoren
Der Wirkungsgrad von Solarmodulen ist ein Maß für die Menge an Sonnenlicht (Strahlung), die auf die Oberfläche eines Solarmoduls fällt und in Strom umgewandelt wird. Aufgrund der vielen Entwicklungen in der Photovoltaik-Technologie in den letzten Jahren ist der durchschnittliche Umwandlungswirkungsgrad von Modulen von 15 % auf über 20 % gestiegen. Dieser große Effizienzsprung erhöhte die Leistung eines Panels in Standardgröße von 250 W auf 370 W.
Wie unten im Detail erläutert, wird die Effizienz von Solarmodulen durch zwei Hauptfaktoren bestimmt; der photovoltaische (PV) Zellwirkungsgrad, basierend auf dem Zelldesign und dem Siliziumtyp, und der Gesamtpanelwirkungsgrad, basierend auf dem Zelllayout, der Konfiguration und der Panelgröße.
Zelleffizienz
Der Zellwirkungsgrad wird durch die Zellstruktur und das verwendete Siliziumbasismaterial bestimmt, das im Allgemeinen entweder vom P-Typ oder vom N-Typ ist. Der Zellwirkungsgrad errechnet sich aus dem sogenannten Füllfaktor (FF), dem maximalen Umwandlungswirkungsgrad einer PV-Zelle bei optimaler Betriebsspannung und -strom.
Das Zelldesign spielt eine wichtige Rolle für die Effizienz des Panels. Die Hauptmerkmale sind der Siliziumtyp, mehrere Busbars (MBB) und der Passivierungstyp (PERC). Die teuren IBC-Zellen sind derzeit am effizientesten (20-22%), dank der Zellbasis aus hochreinem N-Typ-Silizium und ohne Sammelschienen-/Fingerschattenverluste. Neuere Mono-PERC-Zellen mit MBB und die neuesten Heterojunction (HJT)-Zellen haben jedoch Wirkungsgrade weit über 20 % erreicht.
Panel-Effizienz
Der Gesamtwirkungsgrad des Moduls wird unter Standardtestbedingungen (STC) gemessen, basierend auf einer Zelltemperatur von 25 °C, einer Sonneneinstrahlung von 1000 W/m2 und einer Luftmasse von 1,5. Der Wirkungsgrad (%) eines Moduls wird berechnet aus der maximalen Leistung (W) bei STC, dividiert durch die Gesamtfläche des Moduls in Metern.
Die Gesamteffizienz des Panels kann durch viele Faktoren beeinflusst werden, darunter; Temperatur, Strahlungsniveau, Zelltyp und Verschaltung der Zellen. Überraschenderweise kann sogar die Farbe der Schutzschicht die Wirksamkeit beeinträchtigen. Eine schwarze Rückplatte sieht ästhetisch ansprechender aus, absorbiert aber mehr Wärme, was zu einer höheren Zelltemperatur führt, was den Widerstand erhöht, was wiederum die Gesamtumwandlungseffizienz leicht verringert.
Panels, die mit fortschrittlichen Interdigitated Back Contact- oder IBC-Zellen gebaut wurden, sind am effizientesten, gefolgt von Heterojunction (HJT)-Zellen, monokristallinen PERC-Zellen mit halbem Schnitt und mehreren Busbars, geschindelten Zellen und schließlich 60-Zellen (4-5 Busbars). Monozellen. Poly- oder multikristalline Module mit 60 Zellen sind im Allgemeinen die am wenigsten effizienten und auch die billigsten Module.
Top 10 der effizientesten Solarmodule
Die effizientesten Solarmodule, die 2021 erhältlich sind, verwenden hochreine IBC-Zellen vom N-Typ von SunPower und LG. REC hat kürzlich die Alpha-Serie mit Hochleistungs-HJT-N-Zellen herausgebracht, die die Effizienz nahezu auf das Niveau von IBC-Zellen steigern. Wie in der folgenden Tabelle angegeben, haben die meisten anderen Hersteller von Standard-Monozellen auf die effizienteren Half-Cut-Mono-PERC-Zellen umgestellt. Darüber hinaus haben Module der neuen Generation mit Multi-Busbar (MBB)-Halbzellen von Longi Solar, Solaria, Trina, Jinko, Canadian und Hyundai den Wirkungsgrad des Moduls um weit über 20 % gesteigert.
| Machen | Modell | Macht | Effizienz | |
|---|---|---|---|---|
| 1 | SunPower | Maxeon 3 | 400W | 22,6 % |
| 2 | LG | Neon R | 380W | 22,0 % |
| 3 | REC | Alpha | 380W | 21,7 % |
| 4 | FuturaSonne | FU M Zebra | 360 W | 21,3 % |
| 5 | Panasonic | EverVolt | 370W | 21,2 % |
| 6 | Trina Solar | Scheitelpunkt S | 405 W | 21,1 % |
| 7 | Jinko-Solar | Tiger Pro 6Rl3 | 390W | 20,7 % |
| 8 | Q-Zellen | Q.Peak DUO G9 | 360 W | 20,6 % |
| 9 | Winaico | WST-375MG | 375W | 20,6 % |
| 10 | Longi Solar | Hi-Mo 4 | 375W | 20,6 % |
* Standardpanelgrößen von 60 bis 66 Zellen (120-HC) und Wohnpanels mit 96/104 Zellen.
Warum Effizienz wichtig ist
Der Begriff Effizienz wird häufig verwendet, aber ein etwas effizienteres Panel ist nicht immer gleichbedeutend mit einem qualitativ besseren Panel. Viele Menschen halten die Effizienz für das wichtigste Kriterium bei der Auswahl eines Solarmoduls, aber das wichtigste ist die Herstellungsqualität in Bezug auf Leistung, Zuverlässigkeit, Herstellerservice und Garantiebedingungen. Lesen Sie hier mehr über die Auswahl der qualitativ besten Solarmodule.
Schnellere Amortisationszeit
Aus ökologischer Sicht bedeutet erhöhte Effizienz im Allgemeinen, dass sich ein Solarpanel für die eingebaute Energie (Energie, die zur Gewinnung der Rohstoffe und zur Herstellung des Solarpanels verwendet wird) in kürzerer Zeit bezahlt. Basierend auf einer detaillierten Lebenszyklusanalyse zahlen sich die meisten Solarmodule auf Siliziumbasis für die graue Energie innerhalb von 2 Jahren aus. Da die Effizienz des Panels jedoch auf über 20 % gestiegen ist, hat sich die Amortisationszeit an vielen Standorten auf weniger als 1,5 Jahre verkürzt. Erhöhte Effizienz bedeutet auch, dass ein Solarsystem über die durchschnittliche Lebensdauer eines Solarmoduls von mehr als 20 Jahren mehr Strom erzeugt und die Anschaffungskosten früher zurückzahlt, was bedeutet, dass der Return on Investment (ROI) noch weiter sinkt.
Die Effizienz von Solarmodulen gibt im Allgemeinen einen guten Hinweis auf die Leistung, zumal viele hocheffiziente Module hochwertige N-Typ-Siliziumzellen mit einem verbesserten Temperaturkoeffizienten und einer geringeren Degradation im Laufe der Zeit verwenden. Einige Hersteller, wie LG und SunPower, bieten sogar Garantien mit einer Leistungserhaltung von 90 % oder mehr nach 25 Jahren Nutzung.