Solar – Die Technologie:
Photovoltaik (PV) ist die direkte Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie mittels Solarzellen, das zugrundeliegende physikalische Prinzip ist der photoelektrische Effekt. Der dabei erzeugte Gleichstrom wird meist durch einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und ins öffentliche Stromnetz eingespeist.
Photovoltaik-Module werden bis heute in den meisten Fällen aus Silizium hergestellt. Silizium ist nach Sauerstoff das Element, welches am meisten auf der Erde vorkommt. Bei Photovoltaik spricht man von der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Das Sonnenlicht wird meist in einem Halbleiter eingefangen und in einem elektrischen Feld in positive und negative Ladungen getrennt. Über zwei Elektroden wird die Energie dann dem Verbraucher zugeführt.
Die verschiedenen Zellen-Arten:
Polykristalline Solarzellen
Polykristalline Solarzellen werden wie es der Name schon sagt aus polykristallinem Silizium hergestellt. Polykristalline Solarzellen verfügen über einen Wirkungsgrad von ca.13-20% *. Die Vorteile dieser Ausführung liegen beim eher tiefen Beschaffungspreis und einer langen Lebensdauer. Optisch erkennt man diese Module an der unregelmässigen kristallinen Optik. Diese Module kommen dort zum Einsatz wo die eigenommene Fläche der Module eine sekundäre Rolle spielt. z.Bsp. auf grossen Fabrikdächern.
Monokristalline Solarzellen
Monokristalline Solarzellen sind die "Weiterentwicklung" der Polykristallinen Solarzellen. Aus der Basis des polykristallinem Silizium (poly-Si) wird in einem weiteren Schritt monokristallines Silizium gezogen (mono-Si). Diese Zellen erreichen einen Wirkungsgrad von 14-23% * und haben somit eine grössere Energieausbeute bei gleichbleibender Fläche im Vergleich zu polykristallinen Zellen. Zurzeit gibt es keine Module auf dem Markt, welche eine höhere Leistungsausbeutung bieten. Optisch erkennt man die Module an ihrer dunkelblauen - schwarzen Farbe und der ebenen gleichmässigen Oberfläche.
Wir von Swaytronic setzen bei all unseren Modulen auf diese Technik.
Dünnschicht und CIGS-Solarzellen
Bei den Dünnschichtmodulen wird im Gegensatz zu den Poly-und Monokristallinen Solarzellen, bei denen der feste Siliziumblock in dünne Scheiben zerteilt werden muss, ein amorphes Silizium verwendet. Das Material wird dann in einem Verfahren auf das Trägermaterial (meist Glas/Metall) aufgedampft oder aufgesprüht. Der Vorteil liegt beim geringen Gewicht. Der Nachteil aber bei niedrigen Wirkungsgrad von 10-13% *.
CIGS-Solarzellen basieren auf der Dünnschichttechnologie, leisten aber mit 13-15% * einen höheren Wirkungsgrad. Diese Technologie gibt es noch nicht sehr lange auf dem Markt, daher gibt es betreffend Lebensdauer und Leistungsverlust noch keine Daten.
* Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad gibt an wie viel der zur Verfügung stehenden Energie von der Solarzelle aufgenommen und in Energie umgewandelt wird. Dieser Wirkungsgrad wird mit einem standardisierten Testverfahren im Labor ermittelt.
Die nachfolgende Tabelle zeigt die verschiedenen Zellentechnologien mit Vor- und Nachteilen in der Übersicht:
| Zelltyp | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|
| polykristalline Solarzelle | • preiswerte Fertigung • lang erprobte Technik | • gegenüber monokristalliner Technologie geringerer Wirkungsgrad • entsprechend höherer Flächenbedarf (6-7m2/kWp) |
| monokristalline Solarzelle | • hoher Wirkungsgrad • geringerer Flächenbedarf (5-6 m2/kWp ) • unterschiedliche Farben möglich • lang erprobte Technik | • teure Fertigung |
| Dünnschichtzellen | • preiswerte Herstellung • geringer Rohstoffbedarf • temperaturbeständig flexibles Trägermaterial | • geringer Wirkungsgrad • Teilweise in schwerer Glas/Glas Sandwichtechnologie • hohe Anfangsdegradation |
Der Aufbau eines Solarmoduls:
Ein Solarmodul wird in verschiedenen Schichten aufgebaut. Jeder dieser Schichten übernimmt eine eigene Funktion.
Die oberste Schicht (Frontglas oder EFTE Beschichtung) übernimmt die Schutzfunktion für die Solarzellen. Es reguliert die Temperaturwechsel und dient als mechanischer Schutz. (Schneelasten, Äste, etc.)
Die zweite Schicht besteht aus einer Kunststoffschicht (EVA-Ethylenvinylacetat). Diese Schicht macht das Solarpanel wasserdicht und schütz vor eintreten von Feuchtigkeit.
Die dritte Schicht beinhaltet die Solarzellen. Diese werden mit Lötbänder zu einem Modul verschaltet.
Die vierte Schicht ist identisch mit der zweiten Schicht und übernimmt den Feuchtigkeitsschutz auf der Rückseite des Panels.
Die letzte Schicht ist das Trägermaterial für die Solarzelle. Dieses ist wahlweise starr oder leicht flexibel. (Abhängig von der Ausführung)
Die verschiedenen Ausführungen:
Starre Solarpanel sind in einem Aluminiumrahmen verbaut. Sie weisen einen sehr guten mechanischen Schutz auf und eignen sich primär für stationäre Anwendungen. Das Gewicht ist durch den Einsatz einer Frontglasplatte in Verbindung mit dem Aluminiumrahmen eher hoch.
Durch den Aluminium-Rahmen lassen sich aber sehr gut Systeme mit einer Unterkonstruktion realisieren.
Flexible Solarpanel eignen sich sehr gut in Bereichen wo eine geringe Aufbauhöhe, tiefes Gewicht und Flexibilität gewünscht ist.Durch eine semiflexible Front- und Rückseite, lässt sich diese Ausführung sehr gut auf unebenen Untergründen anbringen.
Diese Version ist für mobile Anwendungen sehr gut geeignet.
Faltbare Solarpanel bestehen aus verschiedenen Zellenmodulen, welche sich sehr platzsparend unterbringen lassen. Bei Gebrauch werden sie aufgefaltet und bei Nichtgebrauch wieder zusammengefaltet.
Diese Ausführung eignet sich für einen situativen Einsatz.
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