Immer mehr Begriffe schwirren rund um das Thema Photovoltaik umher – von monokristallin über PERC bis Tandemzelle. Für Laien kann das sehr verwirrend sein. In diesem Blogbeitrag finden Sie deshalb die zahlreichen Begriffe rund um Solarmodule verständlich erklärt und systematisch eingeordnet. Sie erfahren zunächst, wie eine Solarzelle funktioniert und erhalten dann einen Überblick über die verschiedenen Arten von Solarzellen – sortiert nach Material, Aufbau und Technologie. Ein abschließendes Glossar fasst alle wichtigen Begriffe noch einmal zusammen.
Inhaltsverzeichnis [ausblenden]
Funktion einer Solarzelle
Eine Solarzelle wandelt über den sogenannten photovoltaischen Effekt Licht direkt in elektrischen Strom um. Dafür besteht sie aus einem Halbleitermaterial – in den meisten Fällen Silizium – in das gezielt Fremdatome eingebracht werden. In diesem Dotierung genannten Verfahren entstehen zwei Halbleiterschichten mit unterschiedlichem Überschuss an Ladungsträgern – einfacher gesagt, zwei gegensätzlich geladene Bereiche: eine p-leitende Schicht mit positivem Ladungsträgerüberschuss (z.B. durch Bor-Dotierung) und eine n-leitende Schicht mit negativem Überschuss (z.B. Phosphor-Dotierung). An der Grenzfläche dieser Schichten bildet sich ein pn-Übergang, also ein internes elektromagnetisches Feld. Trifft nun Sonnenlicht auf die Solarzelle, so regen die Photonen im Halbleitermaterial die Elektronen an und lösen sie aus ihrem Verbund. Das interne Feld zieht die freigesetzten negativen Elektronen zur n-Seite und die entgegengesetzt geladenen „Löcher“ zur p-Seite, wodurch eine Ladungstrennung erfolgt. Zwischen Vorder- und Rückseite der Zelle entsteht dadurch eine elektrische Spannung, die über Metallkontakte abgegriffen werden kann. Schließt man den Stromkreis, z.B. indem man einen Verbraucher anschließt, fließt Gleichstrom.
Dieses Grundprinzip ist bei allen Photovoltaik Zelltypen gleich – ob klassische Siliziumzelle auf dem Hausdach oder neuartige Perowskit-Zelle im Labor. Unterschiede zwischen den diversen Solarzellenarten liegen vor allem in den verwendeten Materialien, Strukturen und Fertigungstechnologien, die Einfluss auf Wirkungsgrad, Kosten und Einsatzgebiete haben.
Welche Arten von Solarzellen gibt es?
Solarzellen lassen sich nach verschiedenen Kriterien unterscheiden:
- Halbleitermaterial
- Kristallstruktur
- Schichtdicke bzw. dem Zellaufbau
- eingesetzter Zelltechnologie.
Über 90 % aller weltweit hergestellten Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium (Si), was an dessen Verfügbarkeit und günstigen Eigenschaften liegt. Daneben eignen sich aber auch andere Halbleiter zur photovoltaischen Stromerzeugung – zum Beispiel Verbindungshalbleiter wie Cadmiumtellurid (CdTe), Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) oder Galliumarsenid (GaAs), aber auch organische Farbstoffe oder neuartige Perowskit-Kristalle.
Grundsätzlich unterscheidet man zunächst kristalline von nicht-kristallinen Solarzellen. Erstere bestehen aus relativ dicken kristallinen Halbleiterscheiben (Wafer) und werden daher auch Dickschichtzellen genannt. Die zweite Variante nutzt extrem dünne Schichten amorphen (nicht kristallinen) Materials und wird entsprechend Dünnschichtzelle genannt. Außerdem gibt es eine Reihe von innovativen Zellkonzepten und Spezialformen (z.B. Tandem-, Perowskit- oder organische Zellen) sowie verschiedene Weiterentwicklungen der Siliziumzell-Technologie (z.B. PERC, TOPCon, HJT usw.), auf die im Folgenden eingegangen wird.
Kristalline Solarzellen (Dickschichtzellen)
Kristalline Solarzellen nutzen Silizium mit einer relativ hohen Schichtdicke von 0,1-0,2mm, weshalb sie auch Dickschichtzellen genannt werden.
Monokristallin vs. Polykristallin
Monokristalline Solarzellen bestehen jeweils aus einem einzigen Siliziumkristall. In der Herstellung zieht man hierfür einen einkristallinen Siliziumstab aus der Schmelze und sägt ihn in dünne Scheiben, die Wafer genannt werden. Dieses aufwändige Verfahren liefert sehr reines, einheitliches Material und dadurch die höchsten Wirkungsgrade. Monokristalline Zellen erreichen heute typischerweise Wirkungsgrade im Bereich von etwa 15–22 % und sind an ihrer gleichmäßig dunkel gefärbten Oberfläche erkennbar.
Polykristalline Solarzellen bestehen hingegen aus vielen kleinen Kristallen innerhalb einer Zelle. Sie werden einfacher hergestellt, indem flüssiges Silizium in Blöcke gegossen wird und beim Abkühlen erstarrt – dabei formen sich unterschiedlich große Kristallitbereiche, die anschließend in Wafer zersägt werden. An den Grenzflächen der Kristallkörner entstehen dabei jedoch geringfügige Defekte, welche die Effizienz etwas reduzieren. Daher sind polykristalline Zellen mit einem Wirkungsgrad zwischen 13–20 % weniger effizient, aber auch kostengünstiger in der Fertigung. Zu erkennen sind sie an ihrer leicht schimmernden, bläulichen Optik mit sichtbaren Kristallstrukturen.
Beide Varianten sind Dickschicht-Siliziumzellen und bilden den Hauptteil des Photovoltaik-Marktes. Durch Verbesserungen in der Produktion konnten die Kosten stetig gesenkt werden – u.a. indem der Materialeinsatz halbiert wurde: Moderne Siliziumwafer sind nur noch rund 180 µm dünn, kaum dicker als ein menschliches Haar.
p-Typ vs. n-Typ
Neben der Kristallstruktur spielt auch die Dotierungsart der Basis eine Rolle. Traditionell werden die meisten Siliziumzellen als p-Typ-Zellen gefertigt, d.h. die Grundschicht ist p-leitend (mit Bor dotiert). In den letzten Jahren setzen sich jedoch vermehrt n-Typ-Solarzellen durch, bei denen die Silizium-Basis n-leitend (mit Phosphor dotiert) ist. N-Typ-Zellen bieten einige Vorteile: Sie sind unempfindlicher gegen Verunreinigungen und leiden kaum unter lichtinduzierter Degradation – ein Effekt, der bei p-Typ-Zellen durch Bor-Sauerstoff-Komplexe verursacht wird und ihre Leistung im Betrieb verringert. N-Typ-Zellen erreichen dadurch etwas höhere Wirkungsgrade bis zu 26% und eine längere Lebensdauer. Moderne Hochleistungszellen (wie TOPCon oder Heterojunction, siehe unten) basieren fast alle auf n-Typ-Silizium. P-Typ-Zellen sind dafür noch leicht günstiger herzustellen und nach wie vor weit verbreitet, werden aber zunehmend vom Markt verdrängt.
Amorphe und Dünnschicht-Solarzellen
Wie der Name sagt, bestehen Dünnschichtsolarzellen aus sehr dünnen Halbleiterschichten, die auf ein Trägermaterial wie Glas, Metallfolie oder Kunststoff aufgebracht werden. Meist handelt es sich um amorphes Silizium (a-Si), also nicht kristallines Silizium. Eine amorphe Siliziumschicht kann aus der Gasphase heraus direkt auf große Flächen „aufgedampft“ werden. Weil Silizium Licht sehr effektiv absorbiert, genügen schon eine Schichtdicke von unter 1 µm, um Strom zu erzeugen. Zum Vergleich: Kristalline Wafer sind ab 180 µm dick, also rund 200-mal dicker. Die Herstellung von Dünnschichtmodulen ist relativ material- und energiearm – es wird nur eine hauchdünne aktive Schicht benötigt, was die Kosten senkt. Außerdem können Dünnschichtzellen auf flexiblen Folien realisiert werden und sind leicht sowie anpassbar, was sie z.B. für gebäudeintegrierte PV in Fassaden ideal macht.
Der große Nachteil sind allerdings die Wirkungsgrade: Amorphe Siliziumzellen erreichen oft nur um 6–8 % Effizienz, deutlich weniger als kristalline Zellen. Durch den Einsatz anderer Halbleitermaterialien kann man etwas mehr herausholen: Erfolgreich kommerziell etabliert wurden hier vor allem CIGS-Zellen (Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid) und CdTe-Zellen (Cadmiumtellurid). Solche Dünnschichtzellen erzielen immerhin Wirkungsgrade um etwa 8–12 %.
Alternative Formen von Solarzellen
Neben den klassischen Silizium-Solarzellen (ob dick oder dünn) gibt es eine Reihe weiterer Zelltypen, die teils bereits kommerziell verfügbar, teils noch im Forschungsstadium sind. Im Folgenden einige wichtige alternative Solarzellenformen und was sie auszeichnet:
- Stapelzelle/Tandemzelle: Statt nur einer einzelnen Schicht nutzen Stapelzellen mehrere übereinanderliegende Halbleiterschichten, um unterschiedliche Wellenlängen des Sonnenlichts effizient umzuwandeln. So lassen sich deutlich höhere Wirkungsgrade erzielen als bei herkömmlichen Zellen. Bei Tandemzellen – einer speziellen Form mit zwei Schichten – wird häufig eine Siliziumzelle mit einer Perowskit-Zelle kombiniert. Diese Technologie erreicht bereits über 30 % Wirkungsgrad im Labor. Solche Zellen gelten als besonders vielversprechend für die Zukunft, sind aktuell aber noch relativ teuer oder nicht vollständig serienreif.
- Organische Solarzelle (OPV): Organische Solarzellen bestehen aus leitfähigen Kunststoffen statt aus klassischen Halbleitermaterialien. Der photoelektrische Effekt wird hier von organischen Farbstoffmolekülen oder Polymeren übernommen. Organische PV-Zellen können als dünne Folien gefertigt werden und sind flexibel, leicht und semitransparent. Im Labor wurden bereits Wirkungsgrade um 16 % erreicht, jedoch liegen die Werte in der Massenanwendung noch deutlich darunter. Zudem altern organische Zellen schneller, da Polymere durch UV-Wirkung abgebaut werden. Für Nischenanwendungen sind sie interessant, im klassischen Dachbereich bisher jedoch kaum verbreitet.
- Perowskit-Solarzelle: Perowskit-Zellen nutzen eine neuartige Materialklasse mit spezieller Kristallstruktur, die sich besonders gut für die Umwandlung von Sonnenlicht eignet. Sie lassen sich einfach und kostengünstig als dünne Schicht herstellen und erreichen hohe Wirkungsgrade – sowohl allein als auch in Kombination mit Silizium. Der größte Nachteil besteht bislang in der geringen Stabilität, da Feuchtigkeit und UV-Strahlung die Materialien angreifen. Die Forschung arbeitet intensiv an langlebigeren Varianten. In Kombination mit Silizium könnten Perowskit-Zellen in den nächsten Jahren zum neuen Standard werden.
- Konzentratorzelle: Bei Konzentrator-Solarzellen wird Sonnenlicht durch Linsen oder Spiegel auf eine kleine, hocheffiziente Zelle gebündelt. Durch die Lichtkonzentration kann eine viel höhere Lichtintensität auf die Zelle einwirken, was ihren Stromoutput vervielfacht. Diese Technik eignet sich jedoch nur bei direkter Sonneneinstrahlung und erfordert eine Nachführung zur Sonne, was sie technisch aufwendig und teuer macht. Eingesetzt wird sie vor allem in Forschungsprojekten oder speziellen Anwendungen wie der Raumfahrt.
- Farbstoffsolarzelle (Grätzel-Zelle): Farbstoffsolarzellen wurden von 1991 von Professor Michael Grätzel entwickelt. Sie wandeln Licht mithilfe spezieller organischer Farbstoffe in Strom um – ähnlich wie Pflanzen bei der Photosynthese. Sie lassen sich kostengünstig und optisch ansprechend herstellen, etwa als farbige oder halbtransparente Fensterflächen und funktionieren auch bei diffusem Licht. Der Wirkungsgrad ist mit unter 10 % allerdings deutlich geringer als bei anderen Zelltypen und die Lebensdauer begrenzt. Heute kommen sie vor allem in Pilotprojekten zum Einsatz und gelten als kreative Lösung für architektonisch integrierte Solartechnik.
Unterscheidung nach der verwendeten Technologie
Nicht zuletzt unterscheiden sich Solarzellen auch in ihrer technologischen Zellarchitektur – also in konstruktiven Details wie Kontakten, Schichtaufbau und Fertigungsprozessen.
| Ein wichtiger Begriff, den man in diesem Zusammenhang kennen sollte, ist die Passivierung. Passivierung bedeutet bei Solarzellen, dass bestimmte Oberflächenbereiche der Zelle durch eine Passivierungsschicht „beruhigt“ oder „geschützt“ werden, damit dort keine Energie verloren geht. Warum ist das nötig? An den Oberflächen von Halbleitermaterialien – besonders an der Rückseite oder an Übergängen zwischen verschiedenen Schichten – gibt es kleine Defekte oder „Störstellen“. Diese können elektrische Ladungsträger, die eigentlich Strom erzeugen sollen, abfangen, bevor sie genutzt werden können. Diese sogenannte Rekombination senkt den Wirkungsgrad der Zelle. Durch eine Passivierungsschicht, meist eine sehr dünne Schicht aus Oxid oder Siliziumnitrid, werden diese Störstellen abgeschirmt oder neutralisiert. Dadurch gehen weniger Ladungsträger verloren und die Solarzelle kann mehr Lichtenergie in Strom umwandeln. |
Im Folgenden einige wichtige Schlagworte und Zellkonzepte, die man kennen sollte:
- TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact): TOPcon ist eine moderne Hochleistungs-Siliziumzelle auf n-Typ-Basis, entwickelt vom Fraunhofer ISE im Jahr 2013. Diese Zellen verfügen über eine ultradünne Siliziumoxid-Schicht auf der Zellrückseite, durch die Ladungsträger nur quantenmechanisch durchtunneln können. Diese Oxidschicht passiviert die Rückseite und verhindert effektiv die Rekombination von Ladungsträgern, die sonst an der Oberfläche verloren gingen. Dadurch wird der Wirkungsgrad nahezu ans Limit des Siliziums getrieben, über 26 % wurden bereits erreicht. TOPCon-Zellen haben die PERC-Technologie in kurzer Zeit als neuen Industriestandard abgelöst.
- PERC (Passivated Emitter and Rear Cell): Die PERC-Technologie war in den 2010er Jahren weit verbreitet und ist nach wie vor häufig im Einsatz. Durch eine zusätzliche Passivierung auf der Rückseite wird Licht zurück in die Zelle reflektiert und die Rekombination vermindert. So kann mehr Licht in Strom umgewandelt werden. Monokristalline PERC-Zellen erreichen Wirkungsgrade von rund 22 bis 23 Prozent. Inzwischen wird die Technologie jedoch zunehmend von effizienteren Zellkonzepten abgelöst.
- HJT (Heterojunction Technology): Bei Heterojunction handelt es sich um ein Hybridkonzept, bei dem zwei unterschiedliche Halbleitermaterialien kombiniert werden – daher der Name Hetero-Übergang. HJT-Zellen kombinieren einen Silizium-Wafer mit dünnen Schichten aus amorphem Silizium. Dazwischen liegt eine Dünnschicht zur Passivierung. Das Ergebnis ist eine besonders effiziente und temperaturstabile Solarzelle. Diese Technik erreicht hohe Wirkungsgrade bis zu 27% und zeigt kaum Leistungseinbußen bei Hitze. Allerdings ist die Herstellung komplexer und kostenintensiver, was sich auch in einem höheren Verkaufspreis niederschlägt.
- Al-BSF (Aluminium Back Surface Field): Al-BSF-Zellen sind die frühere Standardtechnologie. Auf der gesamten Rückseite findet sich eine Aluminium-Metallisierung, die beim Einbringen ins Silizium den namensgebenden rückseitigen elektrischen Feld-Effekt (Back Surface Field) erzeugt. Im Vergleich zu modernen Technologien sind Wirkungsgrade unter 20% jedoch deutlich niedriger. Diese Zellen werden heute kaum noch produziert, finden sich aber noch in vielen älteren Solaranlagen.
- PERT / PERL: PERT (Passivated Emitter and Rear Totally diffused) und PERL (Passivated Emitter and Rear Locally diffused)-Zellen stammen aus der Forschung und gelten als wichtige Vorläufer moderner Hochleistungszellen. Sie basieren auf Silizium und verwenden besonders optimierte Rückseitenstrukturen, die in ihrer Entwicklungszeit in den 1990er Jahren zu sehr hohen Labor-Wirkungsgraden führen. In der Serienfertigung spielen sie keine Rolle, haben aber technologische Entwicklungen wie PERC oder TOPCon beeinflusst.
- IBC (Interdigitated Back Contact): Ein Zellkonzept, bei dem alle Metallkontakte auf der Rückseite der Solarzelle liegen und dort als ineinander verzahnte Fingerstrukturen angeordnet sind. Dadurch entfällt jegliche Verschattung auf der Vorderseite und mehr Licht kann absorbiert werden. Außerdem sorgt das Design für ein besonders homogenes, dunkles Erscheinungsbild. IBC gehört zu den anspruchsvollsten Zelltechnologien, da die Herstellung der feinen rückseitigen Kontaktstruktur aufwändig ist.
- Rückkontakt-Solarzellen: Dieser Begriff umfasst generell alle Solarzellen, bei denen beide Elektroden auf der Rückseite angebracht sind (IBC-Zellen sind also ein Spezialfall davon). Durch den Verzicht auf Frontkontakte vermeiden Rückkontaktzellen jegliche Abschattung und ermöglichen neue Verschaltungsansätze, bei denen Zellen dichter gepackt werden können. Der technologische Trend geht in diese Richtung: Es gibt bereits Kombinationen aus Rückkontakt und anderen Techniken – z.B. TBC (Topcon Back Contact) oder HBC (HJT Back Contact) – die in Tests Wirkungsgrade von fast 28 % erreichten. Rückkontakt-Zellen sind voraussichtlich ein wichtiger nächster Entwicklungsschritt in der PV-Branche, da sie das Effizienzpotenzial weiter ausschöpfen können.
Solarzellen Glossar
| Begriff | Kurz-Erklärung |
| Monokristalline Solarzelle | Solarzelle aus einem einzigen Siliziumkristall. Hoher Wirkungsgrad und Materialreinheit, aber etwas teurer in der Herstellung. Erkennbar an homogener, dunkel einheitlicher Zellfläche. |
| Polykristalline Solarzelle | Solarzelle aus vergossenen Siliziumblöcken mit vielen Kristallen. Etwas geringerer Wirkungsgrad als monokristallin, dafür kostengünstiger. Oberfläche schimmert oft bläulich mit sichtbaren Kristallstrukturen. |
| Dünnschicht-Solarzelle | Solarzelle mit sehr dünner Halbleiterschicht (statt dickem Wafer). Beispiele: amorphes Silizium, CIGS, CdTe. Günstige Herstellung und flexible Anwendungen, aber niedrigerer Wirkungsgrad (muss durch größere Fläche kompensiert werden). |
| Amorphe Solarzelle | Dünnschicht-Solarzelle aus amorphem (nicht kristallinem) Silizium. Sehr dünne aktive Schicht, günstig und biegsam, aber Wirkungsgrad deutlich geringer als bei kristallinen Zellen. Oft in Kleingeräten eingesetzt. |
| p-Typ-Solarzelle | Solarzelle mit positiv dotierter Grundschicht (p-leitend, z.B. Bor-dotiert). Lange Zeit der Standardtyp; etwas anfällig für lichtinduzierte Degradation (Leistungsabfall durch Borsauerstoff-Effekt). |
| n-Typ-Solarzelle | Solarzelle mit negativ dotierter Grundschicht (n-leitend, z.B. Phosphor-dotiert). Höherer Wirkungsgrad und stabilerer Betrieb (keine Bor-Degradation). Setzt sich in modernen Hochleistungszellen zunehmend durch. |
| Stapelzelle / Mehrfachzelle | Solarzelle mit mehreren übereinandergestapelten Teilzellen (zwei = Tandem, drei = Triple etc.). Jede Schicht wandelt einen anderen Spektralbereich des Lichts um, was zu höherem Gesamtwirkungsgrad führt. |
| Tandem-Solarzelle | Spezialfall der Stapelzelle mit zwei Schichten. Aktuell oft Kombination Silizium + Perowskit. Tandemzellen können ~30 % Wirkungsgrad erreichen – weit mehr als einzelne Si-Zellen – sind aber komplexer im Aufbau. |
| Organische Solarzelle | Solarzelle aus organischen Halbleitermaterialien (z.B. speziellen Polymeren). Dünn, leicht und flexibel (Folien), kann sogar teils durchsichtig sein. Noch niedrigerer Wirkungsgrad und kürzere Haltbarkeit als Siliziumzellen, aber günstig und vielseitig einsetzbar (z.B. in Kleidung, tragbaren Geräten). |
| Perowskit-Solarzelle | Solarzelle auf Basis von Perowskitkristallen, einem neuartigen Halbleitermaterial. Verspricht hohe Wirkungsgrade und preiswerte Herstellung im Druckverfahren. Noch in Entwicklung – Problem: begrenzte Langzeitstabilität. Oft im Tandem mit Silizium verwendet, um Effizienzen >25 % zu erzielen. |
| Konzentrator-Solarzelle | Solarzelle, auf die mittels Linsen/Spiegel Sonnenlicht gebündelt wird. Liefert durch das konzentrierte Licht deutlich mehr Strom aus kleiner Zellfläche. Braucht Nachführsystem (muss der Sonne folgen) und teure Technik – lohnt sich nur in Spezialfällen (z.B. Solarparks, Forschung, Weltraum). |
| Farbstoffsolarzelle (Grätzel) | Alternative Solarzelle mit organischen Farbstoff als Lichtabsorber (nach Prof. Grätzel benannt). Imitiert Photosynthese-Prinzip. Geringer Wirkungsgrad, aber kann in ansprechenden Farben auf Glas oder Folie aufgebracht werden (z.B. als Solar-Design-Element in Fenstern). |
| Al-BSF-Zelle |
Aluminium Back Surface Field-Solarzelle. Traditioneller Siliziumzellentyp mit vollflächiger Aluminium-Rückseite als elektrischem Kontakt. Einfach und günstig, aber in Wirkungsgrad begrenzt (älterer Standard, inzwischen weitgehend von PERC abgelöst).
PERC-Solarzelle Passivated Emitter and Rear Cell. Verbesserte Siliziumzelle mit passivierter Rückseite (dünne Isolierschicht über dem Al-Kontakt), die mehr Licht im Zellinneren hält und Rekombination verringert. Ergebnis: ca. 1–2 % höherer Wirkungsgrad gegenüber Standardzelle. War in den 2010ern marktführend.
|
| PERT-Solarzelle |
Passivated Emitter, Rear Totally diffused. Variante der PERC-Zelle: Rückseitenfeld ist vollständig (flächig) dotiert und passiviert, um Rekombinationsverluste weiter zu reduzieren. Wurde v.a. in Laborzellen mit sehr hohem Wirkungsgrad umgesetzt.
PERL-Solarzelle Passivated Emitter, Rear Locally diffused. Weitere PERC-Variante: Rückseite nur punktuell (unter den Kontakten) dotiert, dazwischen Passivierung. Gehört zu den effizientesten Zellarchitekturen in der Forschung (Wirkungsgrade nahe am Silizium-Maximum), aber teuer in Herstellung.
|
| HJT-Zelle (HIT-Zelle) |
Heterojunction-Solarzelle. Kombination aus kristallinem Siliziumwafer und amorphen Siliziumschichten. Sehr hoher Wirkungsgrad durch effektive Passivierung und beidseitige Lichtnutzung.
|
| TOPCon-Zelle |
Tunnel Oxide Passivated Contact-Zelle. N-Typ-Si-Zelle mit ultradünner Oxidschicht + polykristalliner Siliziumschicht auf der Rückseite zur Passivierung. Reduziert Verluste an der Rückseite drastisch (Ladungsträger „tunneln“ durch Oxid zum Kontakt). Stand 2025 der neue Standard bei hocheffizienten Silizium-Zellen.
|
| IBC-Solarzelle |
Interdigitated Back Contact-Zelle. Spezialform der Rückkontaktzelle mit abwechselnd fingerförmig ineinander greifenden Plus- und Minus-Kontakten auf der Rückseite. Keine Metallkontakte auf der Vorderseite bedeutet kein Schatten, optisch homogen. Ermöglicht höchste Wirkungsgrade bis 25%.
|
| Rückkontakt-Solarzelle |
Allgemein jede Solarzelle, bei der beide Anschlüsse hinten liegen. Vorteil: Vorderseite bleibt komplett aktiv für Lichtabsorption. Rückkontakt-Technik wird mit anderen Konzepten kombiniert, um Effizienzrekorde zu erzielen (z.B. TOPCon-Rückkontakt). Fertigung ist anspruchsvoll, setzt aber neuen Trend für kommende Solarzellengenerationen.
|
Weitere wichtige Begriffe beim Kauf von Solarmodulen
Wer ein Solarmodul kauft oder Angebote vergleicht, stößt schnell auf eine Reihe technischer Begriffe, die auf den ersten Blick verwirrend wirken können. Viele davon betreffen die Bauweise und Leistungsmerkmale moderner Module – sie haben direkten Einfluss auf Effizienz, Design, Haltbarkeit oder Verhalten bei Verschattung.
So steht etwa „bifazial“ für Module, die Licht von beiden Seiten nutzen können – besonders interessant bei hellen Untergründen oder Freiflächenanlagen. Bei der „Halbzellen-Technologie“ (auch Half-Cut) werden die Solarzellen in zwei Hälften geteilt, um Verluste bei der Stromübertragung zu verringern. Dadurch werden Module leistungsfähiger und robuster gegen Verschattung. Heutzutage ist das der Standard bei fast allen modernen Modulen.
Begriffe wie „M10“ oder „G12“ beziehen sich auf die Größe der Siliziumscheiben, aus denen die Zellen gefertigt werden – größere Wafer bedeuten oft mehr Leistung, aber auch mehr Gewicht.
Auch die Zellenanzahl wie „108-Zeller“ oder „144-Zeller“ sagt etwas über das Format aus: 108-Zeller sind etwas kompakter – ideal für Hausdächer.
Zunehmend verbreitet sind auch technische Begriffe, die auf kleinere, aber entscheidende Verbesserungen in der Modularchitektur hinweisen. Ein Beispiel ist die sogenannte Multi-Busbar-Technologie. Hier verlaufen auf jeder Solarzelle mehrere feine Stromsammelleitungen (Busbars), über die der erzeugte Strom abgeleitet wird. Durch die größere Anzahl an Kontaktpunkten wird der Strom effizienter verteilt, der elektrische Widerstand verringert und somit weniger Energie in Form von Wärme verloren – das steigert die Leistung und Lebensdauer der Module.
Ebenfalls häufig zu lesen ist der Begriff „Gapless“. Das bedeutet, dass die Solarzellen im Modul ohne sichtbare Lücken nebeneinander angeordnet sind. So entsteht eine größere aktive Fläche, auf der Sonnenlicht in Strom umgewandelt werden kann. Zusätzlich wirkt das Modul optisch homogener, was bei architektonisch anspruchsvollen Installationen (z. B. auf dem Carport oder bei Solarfassaden) ein Pluspunkt sein kann.
Ein weiteres interessantes Konzept ist das „Smart-Modul“. Dabei handelt es sich um Module, die bereits ab Werk mit einem integrierten Leistungsoptimierer ausgestattet sind. Dieser sorgt dafür, dass jedes einzelne Modul unabhängig vom Rest des Systems seine maximale Leistung erbringen kann. Das ist besonders sinnvoll bei Dächern mit Teilverschattungen, Dachfenstern oder Modulen in unterschiedlichen Ausrichtungen. Denn anders als bei herkömmlichen Modulen, bei denen das schwächste Glied die Leistung der gesamten Reihe beeinflusst, kann ein Smart-Modul Leistungseinbußen gezielt ausgleichen.
Solche technischen Feinheiten machen deutlich: Moderne Solarmodule sind längst keine starren Standardprodukte mehr – sondern hochentwickelte Komponenten, die je nach Ausstattung und Einsatzzweck ganz unterschiedliche Vorteile bieten.
Arten von Solarzellen: Fazit
Wie man sieht, gibt es eine Fülle von Begriffen und Kategorien rund um Solarzellen. Oft beziehen sie sich auf verschiedene Ebenen der Technik – vom Grundmaterial (Silizium, Perowskit, etc.) über den Aufbau (kristallin vs. dünnschichtig, einzeln vs. Tandem) bis hin zur Zellarchitektur (PERC, TOPCon, Rückkontakt usw.). Trotz dieser Unterschiede basieren alle Solarzellen auf dem gleichen physikalischen Prinzip: der Umwandlung von Lichtenergie in Strom durch Erzeugen und Trennen von Ladungsträgern im Halbleiter. Am Ende dient der Begriffsdschungel dazu, die feinen Unterschiede der jeweiligen Technik zu beschreiben. Von der klassischen Siliziumzelle bis zur innovativen Perowskit-Tandemzelle hat dabei jede Variante ihre Vor- und Nachteile. Gemeinsam tragen sie alle dazu bei, Solarstrom immer effizienter und vielseitiger einsetzbar zu machen – eine gute Nachricht für die Energiewende.
