Arten von Solarzellen: monokristallin, polykristallin, Dünnschicht

In den sonnenreichen Regionen der Erde, in denen eine konventionelle Stromversorgung unmöglich oder unpraktisch ist und die Installation einer Windkraftanlage aus irgendeinem Grund nicht geeignet ist, können Sonnenkollektoren (Batterien) verwendet werden. Die Hochleistungs-Solarmodule werden auf Dächern von Privathäusern, in Gärten, auf Schiffen und auf Laternen installiert. Tragbare Solarbatterien werden zum Aufladen von Geräten und Batterien auf Reisen und zum Betreiben von Walkie-Talkies verwendet.

Solarmodule sind zuverlässig, haben keine beweglichen Teile, unterliegen keinem mechanischen Verschleiß wie Windkraftanlagen, weshalb sie sehr langlebig sind und ihrem Besitzer jahrzehntelang zuverlässig dienen können. Schauen wir uns an, was Solarmodule sind und welche Haupttypen sie haben.

Monokristalline Solarzellen

Monokristalline Solarmodule haben einen traditionellen schwarzen oder dunkelblauen Farbton. Diese Paneele werden von einem Aluminiumrahmen eingefasst und mit schlagfestem Glas abgedeckt.

Monokristalline Solarzellen bestehen ausschließlich aus reinem Silizium.Eine reine Siliziumschmelze erstarrt beim Kontakt mit einem Kristallkeim langsam und erzeugt so einen zylindrischen Silizium-Einkristallguss mit einem Durchmesser von etwa 20 cm und einer Länge von bis zu 2 Metern.

Der resultierende Block aus reinem Silizium wird in Platten mit einer Dicke von jeweils etwa 300 μm geschnitten. Der Wirkungsgrad solcher Elemente erreicht 19 %, da in dieser Multistruktur die Atome so angeordnet sind, dass sie den Elektronen eine entsprechend höhere Beweglichkeit verleihen und die daraus hergestellten Batterien eine höhere Energieeffizienz aufweisen.

Die Platten sind mit Metallelektroden in Form von Gittern ausgestattet. Normalerweise haben die einzelnen Zellen monokristalliner Batterien die Form von Quadraten mit abgeschnittenen Ecken.

Diese Elemente sind recht effizient, Industriedesigns weisen einen tatsächlichen Wirkungsgrad von etwa 16 % auf, daher sind Elemente dieses Typs pro 1 Watt teurer als polykristalline. Ihre Lebensdauer ist sehr lang und kann bis zu 50 Jahre betragen.

Polykristalline Solarzellen

Hellblaue polykristalline Solarzellen sind deutlich günstiger als monokristalline. Die Elemente dafür bestehen nicht aus einem einzigen Siliziumkristall, daher sind die Siliziumatome hier zufällig angeordnet.

Mittlerweile liegt der durchschnittliche Wirkungsgrad eines polykristallinen Panels bei etwa 13–15 %. Aufgrund seiner breiten Verfügbarkeit ist dieser Zellentyp jedoch sehr verbreitet bei Verbrauchern, die möglichst kostengünstig auf Solarenergie zugreifen möchten.

Der große Nachteil polykristalliner Elemente besteht darin, dass sie beim Transport eine extreme Zerbrechlichkeit aufweisen. Ihre maximale Lebensdauer beträgt 25 Jahre.Der Prozess der industriellen Produktion polykristalliner Elemente verbessert sich im Laufe der Zeit, so dass die Hoffnung besteht, dass sie in Zukunft hinsichtlich der Effizienz zu monokristallinen Elementen aufschließen werden.

Dünnschichtsolarzellen

Dünnschichtsolarzellen günstiger in der Herstellung als monokristallines und polykristallines Silizium. Sie basieren auf Polymerfolien, amorphem Silizium, Aluminium, Cadmiumtellurid und anderen Halbleitern, die in Form kleiner faltbarer Solarzellen bereits bei der Herstellung von Ladegeräten für Gadgets eingesetzt werden.

Batterien dieses Typs nehmen bei gleicher Leistung 2,5-mal mehr Fläche ein als kristalline, können aber auch bei bewölktem Wetter mit Streulicht bei bewölktem Wetter arbeiten und die Batterien können nicht nur auf dem Dach des Gebäudes, sondern sogar darauf platziert werden seine Wände. Daher ist der Einsatz von Dünnschichtbatterien beim Bau relativ großer Solarkraftwerke gerechtfertigt, wenn die erforderliche Fläche für deren Platzierung vorhanden ist.

Gerade Dünnschichtmodule erfreuen sich heute großer Beliebtheit bei Anlagen im industriellen Maßstab mit netzgekoppelten Wechselrichtern, die Strom in das öffentliche Netz einspeisen. Diese Systeme erfordern einen Hochspannungsregler und einen speziellen Wechselrichter, der sich von den herkömmlichen Haushaltssystemen unterscheidet, die mit den üblichen monokristallinen und polykristallinen Batterien verwendet werden.

Obwohl Dünnschichtsolarzellen aus amorphem Silizium einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 7 % haben, sind sie hinsichtlich der Produktionskosten die günstigsten aller Solarmodule. Cadmiumtellurid hat einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 11 % und ist etwas teurer als amorphe Siliziumbatterien.Solarzellen auf Basis von Kupfer, Indium, Gallium und Selen sind die effizientesten Dünnschichtbatterien, ihr Wirkungsgrad erreicht 15 %.

Siehe auch:Effizienz von Solarzellen und Modulen