Der sogenannte Wirkungsgrad bei einer Solarzelle wird in Prozent angegeben. Bei gängigen Modellen liegt er bei 20 bis 25 Prozent. Doch was genau sagt dieser Wert eigentlich aus?
Im Rahmen der Energiewende nimmt der Ausbau von erneuerbaren Energieträgern weiter zu. In den vergangenen Jahren entstanden etwa zahlreiche neue Wasserkraftwerke, Windkraftanlagen und Solarparks. Das hat auch den Vorteile, dass durch die hohe Nachfrage immer effizientere Anlagen entstehen.
Bei Solarzellen steigt beispielsweise der sogenannte Wirkungsgrad. Gängige Modelle erreichen dabei derzeit einen Wert von circa 20 bis 25 Prozent. Das bedeutet, dass sich die Effizienz von Solarzellen seit 2002 fast verdoppelt hat. Dank neuen Forschungsergebnissen und innovativer Maschinen sanken im gleichen Zeitraum die Preise.
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Eine moderne Produktionsanlage kann inzwischen etwa bis zu 10.000 Zellen pro Stunde produzieren. Trotzdem ist die Entwicklung noch nicht am Ende. Denn das Hauptziel der Forschung bleibt weiterhin die Entwicklung von Solarzellen mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad.
Was ist der Wirkungsgrad einer Solarzelle?
Doch was sagt dieser Wert eigentlich aus? Der Wirkungsgrad einer Solarzelle gibt an, welcher Prozentsatz der eingehenden Sonnenenergie tatsächlich durch die Zelle in elektrische Energie umgewandelt wird. Der Wirkungsgrad ist dabei eine wichtige Kennzahl für die Leistungsfähigkeit und wird in Prozent angegeben.
Je höher der Wirkungsgrad, desto effizienter ist die Solarzelle, da sie mehr elektrische Leistung pro eingestrahlter Einheit Sonnenenergie erzeugt. In Deutschland bestehen die meisten Photovoltaikanlagen auf Dächern aus Silizium-Solarzellen. Aktuelle Module erreichen in der Massenfertigung einen Wirkungsgrad von bis zu 25 Prozent.
Doch im Umkehrschluss bedeutet das auch, dass rund 75 Prozent der einreffenden Energie nicht genutzt werden kann. Forscher setzen daher seit einiger Zeit auf neue Materialien wie Perowskit und neue Strukturen wie Tandemsolarzellen, um effizientere Modelle zu entwickeln.
Neue Materialien versprechen Potenzial für effizientere Panels
Dass Perowskit eines der wohl vielversprechendsten Materialien ist, um den Wirkungsgrad einer Solarzelle zu erhöhen, hat zwei Gründe. Einerseits das Material relativ kostengünstig herstellbar. Andererseits erreichen die Zellen auf Basis von Perowskit und Silizium inzwischen einen Wirkungsgrad von bis zu 29,5 Prozent.
Trotzdem ist die Forschung bisher noch nicht so weit, als dass Perowskit-Panels im großen Maßstab angeboten werden könnten. Denn für kommerziell verfügbare Module gilt ein ziemlich hoher Qualitätsanspruch. So sollten Anlagen kontinuierlich einen Wert von über 20 Prozent erreichen.
Bei Perowskit-basierten Ansätzen schwankt die Effizienz aber noch enorm. Doch nicht nur in der Materialauswahl gab es in den vergangenen Jahrzehnten Fortschritte, sondern auch in der Fertigung von Solarpanels.
Was kann den Wirkungsgrad einer Solarzelle erhöhen?
Im Anlagen- und Maschinenbau der Photovoltaikindustrie entwickelten Ingenieure etwa immer effektivere Systeme, um qualitativ hochwertige Panels im großen Maßstab zu fertigen. Durch Weiterentwicklungen erhöhten Betriebe ihren Durchsatz und verbesserten den Grad der Automatisierung im Produktionsprozess.
Deutschland ist ein großer Wettbewerber auf dem Markt und exportiert Anlagen weltweit. Größere Aufträge kamen bisher aber aus dem asiatischen Raum, Nordamerika, Indien und der Türkei. Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass der Wirkungsgrad von Solarpanels in den vergangenen Jahrzehnten deutlich gestiegen ist.
Gleichzeitig scheint durch neuartige Panels aus Silizium und Perowskit langfristig noch kein Ende dieser Entwicklung in Sicht. Dennoch dürfte es noch etwas dauern, bis Photovoltaikanlagen eine Effizienz ähnlich der von Windkraftanlagen erreichen. Hier liegt der Wirkungsgrad derzeit bei bis zu 45 Prozent.
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