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Zellwirkungsgrad (Cell Efficiency)
Was bedeutet der Zellwirkungsgrad?
Der Zellwirkungsgrad gibt an, wie effizient eine einzelne Solarzelle das einfallende Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelt. Er wird in Prozent angegeben und beschreibt, wie viel der eingestrahlten Solarenergie in nutzbaren Strom umgesetzt wird.
Wie wird der Zellwirkungsgrad berechnet?
Die Berechnung erfolgt unter Standardtestbedingungen (STC), also bei einer Einstrahlung von 1000 W/m², 25 °C Zelltemperatur und einem definierten Lichtspektrum (AM 1,5). Die Formel lautet:
Wirkungsgrad (%) = (maximale elektrische Leistung der Zelle / einfallende Strahlungsleistung) × 100
Warum ist der Wirkungsgrad wichtig?
Ein höherer Wirkungsgrad bedeutet, dass mehr Strom auf kleiner Fläche erzeugt werden kann. Das spart Platz, senkt die Systemkosten pro erzeugter Kilowattstunde und erhöht die Wirtschaftlichkeit – insbesondere bei begrenzter Dachfläche oder hohen Leistungsanforderungen.
Typische Wirkungsgrade nach Zelltyp
- Monokristalline Zellen: ca. 20–24 %
- Polykristalline Zellen: ca. 15–20 %
- Dünnschichtzellen: ca. 10–18 %
Hocheffiziente Spezialzellen, etwa mit Tandemtechnologie, erreichen unter Laborbedingungen sogar über 30 %, sind aber für den Massenmarkt noch teuer.
Faktoren, die den Zellwirkungsgrad beeinflussen
- Qualität und Art des Halbleitermaterials
- Bauweise und Technologie der Zelle
- Betriebstemperatur – je wärmer, desto niedriger der Wirkungsgrad
- Verschmutzung, Alterung und Degradation
- Einfluss von Lichtintensität und Spektrum
Zell- vs. Modulwirkungsgrad
Der Zellwirkungsgrad bezieht sich auf einzelne Solarzellen, die unter idealen Bedingungen getestet werden. Der Modulwirkungsgrad dagegen bezieht auch andere Bestandteile wie Glas, Rahmen, Zwischenräume und Kontakte mit ein. Deshalb liegt er meist etwas unter dem Zellwirkungsgrad.
Warum sind Standard-Testbedingungen wichtig?
Damit sich die Wirkungsgrade unterschiedlicher Zellen vergleichen lassen, wird unter einheitlichen Laborbedingungen gemessen. Dazu gehören eine Einstrahlungsleistung von 1000 W/m², eine Zelltemperatur von 25 °C und das Sonnenlichtspektrum AM1,5.