PV-Module FAQ: Spitzenleistung, Typen und Einflussfaktoren

Was bedeutet die Spitzenleistung eines PV-Moduls?

Die Spitzenleistung (Pmax) ist die Leistung in Watt, die ein Photovoltaik-Panel unter maximaler solarer Beleuchtung erzeugt. Diese Bedingung entspricht einer Strahlungsintensität von ca. 1 kW/m² (Standardtestbedingungen, die typischerweise an einem sonnigen Tag zur Mittagszeit erreicht werden).

Monokristallin vs. Polykristallin: Der Unterschied

Photovoltaikmodule bestehen entweder aus monokristallinen oder polykristallinen Silizium-Solarzellen. Der Hauptunterschied liegt im Herstellungsprozess:

Herstellung monokristalliner Siliziumzellen

Monokristalline Siliziumzellen werden aus sehr reinem Silizium gewonnen. Der Prozess umfasst folgende Schritte:

1. Das Silizium wird zusammen mit einem kleinen Anteil Bor in einem Tiegel geschmolzen.
2. Sobald das Material flüssig ist, wird ein Stab mit einem „Impfkristall“ aus Silizium eingeführt.
3. Der Kristall wächst, indem sich neue Atome aus der Flüssigkeit an der Kristallstruktur anordnen. Auf diese Weise entsteht ein dotierter Einkristall.
4. Dieser Kristall wird anschließend in Wafer (Scheiben) von etwa 0,3 Millimeter Dicke geschnitten.
5. Die Wafer werden in speziellen Öfen mit Phosphor-Atomen dotiert, die auf einer Seite abgelagert werden und bis zu einer bestimmten Tiefe in die Oberfläche diffundieren.
6. Anschließend wird die Oberfläche mit einer Antireflexbehandlung (z. B. Titandioxid oder Zirkonoxid) beschichtet, bevor die Verbindungsleitungen angebracht werden.

Herstellung polykristalliner Siliziumzellen

Im Gegensatz zur monokristallinen Fertigung, bei der ein einziger großer Kristall gezogen wird, lässt man bei polykristallinen Zellen das Silizium langsam in einer Zellstoffform erstarren. Dadurch entsteht ein festes Siliziumstück, das aus vielen kleinen Kristallen besteht. Dieses Material wird dann in dünne multikristalline Wafer geschnitten.

Funktionieren PV-Module auch an bewölkten Tagen?

Ja, Photovoltaik-Module erzeugen auch an bewölkten Tagen Strom, obwohl ihre Wirksamkeit deutlich abnimmt. Die Stromerzeugung verhält sich nahezu linear zur einfallenden Lichtintensität auf das Panel. Ein stark bewölkter Tag entspricht etwa 10% der gesamten Sonnenintensität, und die Leistung des Panels sinkt proportional zu diesem Wert.

Welche Faktoren beeinflussen die Leistung eines PV-Moduls?

Zwei grundlegende Faktoren beeinflussen die Leistung eines Solarmoduls maßgeblich: die Intensität der Lichtstrahlung und die Temperatur der Solarzelle.

Einfluss der Strahlungsintensität und Ausrichtung

Die erzeugte Stromstärke nimmt mit der Strahlungsintensität zu, während die Spannung in etwa konstant bleibt. In dieser Hinsicht ist die Platzierung der Module (Orientierung und Neigungswinkel zur Horizontalen) sehr wichtig, da die Strahlungswerte im Tagesverlauf je nach Einfallswinkel der Sonne variieren.

Einfluss der Temperatur

Ein Temperaturanstieg in den Zellen führt zu einem Anstieg des Kurzschlussstroms, aber gleichzeitig zu einer viel größeren Abnahme der Spannung. Der Gesamteffekt ist, dass die Modulleistung mit zunehmender Betriebstemperatur abnimmt. Eine Einstrahlung von 1.000 W/m² kann ein Panel beispielsweise um über 30 Grad Celsius über die Umgebungstemperatur hinaus erwärmen.