Wirkungsgrad von Photovoltaik: Was die Effizienz von Solarzellen bedeutet
Wie viel Sonnenlicht eine Solarzelle in Strom umwandelt, beschreibt der Wirkungsgrad. Welche Werte heute üblich sind und worauf es wirklich ankommt.
Microsoft Katja (Neural, deutsch)
Der Wirkungsgrad ist eine der meistgenannten Kennzahlen in der Photovoltaik – und zugleich eine oft missverstandene. Er beschreibt, welcher Anteil der eingestrahlten Sonnenenergie in nutzbaren Strom umgewandelt wird. Doch nicht jeder Wirkungsgrad meint dasselbe.
Zell-, Modul- und Systemwirkungsgrad
Beim Zellwirkungsgrad geht es um die einzelne Solarzelle unter Laborbedingungen. Der Modulwirkungsgrad bezieht sich auf das fertige Modul inklusive Rahmen, Glas und Zellabständen und liegt deshalb etwas niedriger. Marktübliche kristalline Module erreichen heute Modulwirkungsgrade von rund 20 bis über 22 Prozent.
Der entscheidende Wert für die Praxis ist jedoch der Systemwirkungsgrad. Er berücksichtigt zusätzlich Verluste durch Wechselrichter, Leitungen, Temperatur, Verschmutzung und nicht ideale Ausrichtung. Ein gut geplantes System kommt typischerweise auf eine Performance Ratio von etwa 80 bis 90 Prozent – das ist der Anteil des theoretisch möglichen Ertrags, der tatsächlich ankommt.
Warum 100 Prozent unmöglich sind
Eine Solarzelle kann physikalisch nur einen Teil des Sonnenspektrums nutzen. Licht mit zu geringer Energie wird gar nicht in Strom umgewandelt, energiereiches Licht gibt einen Teil seiner Energie als Wärme ab. Für klassische Silizium-Solarzellen ergibt sich daraus eine theoretische Obergrenze von rund 30 Prozent, die in Laboren mit Spezialzellen bereits übertroffen wurde, im Massenmarkt aber nicht erreicht wird.
Was den realen Ertrag beeinflusst
Im Alltag zählt weniger der Datenblattwert als das Zusammenspiel der Faktoren. Ausrichtung und Neigung des Dachs, Verschattung durch Bäume oder Schornsteine, die Betriebstemperatur der Module und die Qualität des Wechselrichters wirken sich oft stärker aus als ein Unterschied von ein bis zwei Prozentpunkten beim Modulwirkungsgrad.
Höhere Temperaturen senken die Leistung kristalliner Module spürbar – deshalb ist eine gute Hinterlüftung wichtig. Auch Schmutz, Laub oder Schnee mindern den Ertrag, ebenso eine ungünstige Verschaltung bei Teilverschattung.
Hoher Wirkungsgrad – wann er sich lohnt
Ein hoher Modulwirkungsgrad ist vor allem bei knapper Dachfläche wertvoll: Je mehr Leistung pro Quadratmeter, desto mehr Strom passt aufs Dach. Steht ausreichend Fläche zur Verfügung, ist häufig das Preis-Leistungs-Verhältnis wichtiger als der letzte Prozentpunkt. Für die Wirtschaftlichkeit einer Anlage ist die saubere Planung des Gesamtsystems entscheidender als die Jagd nach dem höchsten Laborwert. Weitere Hintergründe finden Sie auf SolarAktuell.
