Verluste einer Solarzelle

Verluste einer Solarzelle treten an verschiedenen Stellen des Energieumwandlungsprozesses auf. Am Beispiel einer polykristallinen Siliziumsolarzelle werden diese im Folgenden verdeutlicht.

Das Licht trifft in diesem Beispiel mit einer Strahlungsintensität von 1.000 W/m² auf die Oberfläche der Solarzelle. An der Glasabdeckung des Solarmoduls treten Reflexionsverluste auf. Aufgrund der Antireflexionsbeschichtung gehen nur ca. 3 Prozent der Energie verloren. Anschließend treffen die Photonen auf den Halbleiter. Etwa 23 Prozent der einfallenden Photonen können nicht absorbiert werden, da ihre Energie zu niedrig ist bzw. ihre Wellenlänge oberhalb der Bandlückenwellenlänge des Halbleiters liegt. Sie transmittieren durch das Material. 32 Prozent der Photonen haben wiederum zu viel Energie, was beudeutet, dass ihre Wellenlänge zu niedrig ist. Je größer die Wellenlänge der Photonen im Vergleich zur Bandlückenwellenlänge des Halbleiters ist, desto mehr Energie wird in Wärme umgewandelt. Es werden somit nur 42 Prozent der insgesamt einfallenden Sonnenenergie absorbiert und in Strom umgewandelt. Knapp 68 Prozent der umgewandelten elektrischen Energie gehen in der Solarzelle durch elektrische Widerstandsverluste verloren. Letztendlich werden 13,5% des einfallenden Lichtes in nutzbare elektrische Energie umgewandelt. Dieser Wert entspricht dem Zellenwirkungsgrad einer Solarzelle, in diesem Fall der polykristallinen Siliziumsolarzelle.

Abbildung 1 zeigt die Verluste der beispielhaft betrachteten polykristallinen Siliziumsolarzelle, aufgetragen in einem Sankey-Diagramm.

Synonym(e):

Umwandlungsverluste einer Solarzelle

Englische Übersetzung(en):

energy loss in a solar cell