Bei der Frage, wie effizient eine Solaranlage ist, ist der Wirkungsgrad der Solarzelle entscheidend. Dieser Grad beeinflusst, wie viel der einfallenden Sonnenenergie tatsächlich auch in elektrische Energie umgewandelt werden kann.
Je höher der Wirkungsgrad, desto mehr Solarstrom kann die Solarzelle erzeugen. Dieser hohe Wirkungsgrad von Solarzellen wiederum erhöht sowohl die Rentabilität als auch die Nachhaltigkeit der Anlage.
In diesem Beitrag erfahren Sie alle wichtigen Details zum Thema „Wirkungsgrad einer Solarzelle“. Für einen kostenlosen Ratgeber und damit Sie keine wertvollen Informationen mehr verpassen, melden Sie sich beim Solakon Newsletter an.
Energie der Zukunft: Wie effizient sind Solarzellen wirklich?
Solarzellen gelten als eine der vielversprechendsten Technologien zur Energiegewinnung. Der Wirkungsgrad moderner Solarzellen liegt laut mehreren wissenschaftlichen Studien und Berichten von renommierten Forschungseinrichtungen (zum Beispiel Fraunhofer ISE und National Renewable Energy Laboratory) bei 15 bis 22 Prozent.
Das bedeutet, dass dieser Prozentsatz der einfallenden Sonnenenergie in Strom umgewandelt wird. Der Wert konnte außerdem in den letzten Jahren noch weiter gesteigert werden – einerseits durch generelle technologische Fortschritte als auch durch innovativere Materialien.
Was ist der Wirkungsgrad einer Solarzelle?
Der Wirkungsgrad der Solarmodule beschreibt das Verhältnis zwischen nutzbarer Energie zur zugeführten Energie in einem System.
Der Wirkungsgrad der PV-Module sagt also, wie effizient bestimmte Technologien (beispielsweise eine Solarzelle) die verfügbare Energie in nutzbare Energie umwandelt.
Ein Wirkungsgrad von 20 Prozent bei einer Solarzelle bedeutet also beispielsweise, dass 20 Prozent der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird.
Die restlichen 80 Prozent gehen als Wärme oder in anderen Energieformen verloren.
☀️ Wirkungsgrad-Definition in der Zusammenfassung: Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel Prozent der zugeführten Energie in nutzbare Energie umgewandelt werden kann.
Faktoren im Fokus: Was beeinflusst die Leistung Ihrer Solarzelle?
Viele Faktoren beeinflussen den Wirkungsgrad.
Dazu gehören:
☀️ Intensität des Sonnenlichts
Möchten Sie den Gesamtwirkungsgrad berechnen, benötigen Sie hierfür einige Faktoren:
-
Wirkungsgrad der Solarzellen in Prozent
-
Verluste durch Verkabelung (ein Teil der Energie geht durch den Widerstand der Kabel verloren – diese Verluste werden als Prozentsatz der erzeugten Energie berechnet und vom Wirkungsgrad abgezogen)
- Verluste im Wechselrichter (beim Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom kommt es zu Umwandlungsverlusten, die ebenfalls bei der Berechnung berücksichtigt werden müssen – moderne Wechselrichter haben Wirkungsgrade zwischen 95 und 98 Prozent)
Die Berechnung lautet nun:
Wirkungsgrad der Solarzellen x Wirkungsgrad des Wechselrichters x (1 – Kabelverluste)
Beispiel:
☀️ Wirkungsgrad der Solarzellen: 18 Prozent (0,18)
☀️ Wirkungsgrad des Wechselrichters: 96 Prozent (0,96)
☀️ Kabelverluste: 3 Prozent (0,03) = Kabelwirkungsgrad 96 Prozent (0,97)
Die Rechnung lautet:
0,18 x 0,96 x 0,97
In diesem Beispiel beträgt der Gesamtwirkungsgrad der Anlage 16,76 Prozent. Das bedeutet, dass 16,76 Prozent der auf die Solarmodule einfallenden Sonnenenergie letztlich als nutzbare elektrische Energie ins Hausnetz eingespeist werden.
Solakon-spezifische Rechnung:
Bei Solakon bietet der Wechselrichter einen Wirkungsgrad von 97,50. Die Solarmodule bei onBasic und onPower liefern einen Wirkungsgrad von satten 22,6 Prozent.
Bei einem beispielhaften Kabelwirkungsgrad von ebenfalls 96 Prozent lautet die Rechnung also:
0,226 x 0,975 x 0,97
Der Gesamtwirkungsgrad der onBasic- und onPower-Anlage bei Solakon beträgt daher hohe 21,37 Prozent!
Was ist der Unterschied zwischen Solar und Photovoltaik?
Der Unterschied zwischen Solar und Photovoltaik liegt vor allem in der Art der Energieumwandlung.
Solaranlagen können thermische Solarenergie zur Wärmegewinnung oder Photovoltaik zur Stromerzeugung nutzen.
Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um, wohingegen die thermischen Solaranlagen die Wärme der Sonne nutzen, um beispielsweise Wasser zu erhitzen.
Von Silizium & Sonnenstrahlen: der Aufbau einer Solarzelle
Der Aufbau einer Solarzelle basiert hauptsächlich auf Halbleitermaterialien wie Silizium. Diese Materialien sind in Schichten angeordnet.
Diese arbeiten gemeinsam, um Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln. Wenn Sonnenstrahlen auf die Solarzelle treffen, werden Elektronen freigesetzt. Diese fließen durch die Schichten der Solarzelle und erzeugen somit elektrischen Strom.
Sonnenkraft am Werk: so funktioniert Ihre Solarzelle
Bei der Solarzelle-Funktion geht es um den photoelektrischen Effekt. Dabei werden durch Sonnenlicht Elektronen aus dem Halbleitermaterial herausgelöst, was einen Stromfluss erzeugt.
Diese Funktionsweise der Solarzelle findet in den Schichten der Solarzelle statt. Das erzeugte elektrische Feld lenkt die Elektronen in eine bestimmte Richtung und erzeugt damit Solarstrom.
Lesen Sie hier wiederum mehr darüber, wie speziell ein Balkonkraftwerk funktioniert.
So holen Sie das Maximum aus Ihrer Solarzelle
Wenn Sie bei Ihrem Solarpanel den Wirkungsgrad optimieren möchten, kommt es unter anderem auf die Ausrichtung und Neigung der Module an.
Vermeiden Sie Verschattungen, sorgen Sie regelmäßig für eine Reinigung und setzen Sie zudem auf bifaziale Solarpanelen. Hier finden Sie die besten Tipps zum Optimieren Ihrer Solarzellen:
PV-Anlage vs. Balkonkraftwerk
Ein Balkonkraftwerk ist oft sinnvoller als eine große und vor allem sehr teure PV-Anlage. Das Balkonkraftwerk ist einfach zu installieren, benötigt wenig Platz und kann dennoch einen großen Teil des eigenen Strombedarfs decken.
Mehr über die Kosten eines Balkonkraftwerkes und die Antwort darauf, ob sich ein Balkonkraftwerk für Sie lohnt, lesen Sie hier.
Solarmodule
Sie haben bei Solakon die Wahl, welches Balkonkraftwerk am besten zu Ihren Ansprüchen passt.
- Bei unserem onLite-Balkonkraftwerk liegt der Modulwirkungsgrad schon bei 22,3 Prozent! Dieses Balkonkraftwerk erhalten Sie schon für 299 Euro.
- Der Modulwirkungsgrad bei unserem onBasic-Balkonkraftwerk liegt dagegen bei satten 22,6 Prozent. Dieses Paket kostet 349 Euro.
- 22,6 Prozent erhalten Sie auch bei den Solarmodulen von unserem onPower-Balkonkraftwerk. Hier liegt die maximale Leistung der vier bifazialen Module bei 2.000 Watt! Sie erhalten das Balkonkraftwerk onPower für nur 599 Euro.
Ausrichtung und Neigung
Richten Sie die Solarzellen möglichst genau nach Süden aus. Stellen Sie außerdem den optimalen Neigungswinkel ein, um von der maximalen Sonneneinstrahlung zu profitieren.
Mehr über die maximale Leistung von Balkonkraftwerken oder eine Ost- und West-Ausrichtung lesen Sie hier.
Bifaziale Solarmodule
Setzen Sie auf ein bifaziales Balkonkraftwerk. Das bedeutet, dass die Solarmodule von beiden Seiten Licht einfangen und dadurch im Optimalfall bis zu 30 Prozent mehr Energie erzeugen können.
Achten Sie darauf, dass das Balkonkraftwerk oder allgemein die Anlage nicht von Bäumen, Gebäuden oder anderen Hindernissen verschattet wird. Schon kleine Schatten können den Ertrag der Anlage deutlich mindern.
Halten Sie die Solarmodule sauber. Es ist wichtig, dass Sie regelmäßig Schmutz und Staub entfernen, damit das Balkonkraftwerk effizient läuft.
Wechselrichter
Ein guter Wechselrichter für Balkonkraftwerke sorgt dafür, dass der erzeugte Strom effizient in nutzbare Energie umgewandelt wird. Das kann den Wirkungsgrad Ihrer gesamten Anlage erhöhen.
Bei Solakon liegt der Wirkungsgrad des mitgelieferten Wechselrichters bei bis zu 97,30 Prozent!
☀️ onLite: bis zu 97,30 Prozent
☀️ onBasic: bis zu 97,30 Prozent
☀️ onPower: bis zu 97,30 Prozent
Speichersysteme
Installieren Sie einen Speicher, damit überschüssige Energie gespeichert und später genutzt werden kann. Das ist auch bei einem Balkonkraftwerk sinnvoll und kann dazu führen, dass sich Ihre Anlage viel schneller amortisiert, als sie es so bereits tut.
Sie können bei Solakon direkt ein Balkonkraftwerk mit Speicher erwerben oder den Solarspeicher optional im Nachhinein nachrüsten. So sind Sie vollkommen flexibel.
Fazit zum Wirkungsgrad einer Solarzelle
Der Wirkungsgrad einer Solarzelle ist wichtig für die Effizienz der Anlage. Es beeinflusst auch, wie rentabel die Solaranlage, die Photovoltaikanlage oder das Balkonkraftwerk ist.
Der Wirkungsgrad kann allerdings auch selbst optimiert werden, beispielsweise durch die Wartung, Materialauswahl und vor allem durch die Ausrichtung.
FAQ
Welche Solarzelle hat den höchsten Wirkungsgrad?
Derzeit erreichen monokristalline Solarzellen die höchsten Wirkungsgrade. Diese liegen in der Serienproduktion bei 24 Prozent.
Es gibt auch spezialisierte Zellen (beispielsweise aus Galliumarsenid), die in Laboren bereits Rekordwerte von 68,9 Prozent erreichen. Für den Massenmarkt sind diese allerdings noch nicht zugänglich.
Was ist ein guter Wirkungsgrad bei PV-Modulen?
Ein guter Wirkungsgrad bei PV-Modulen liegt in der Regel zwischen 15 und 22 Prozent. Für den privaten Einsatz sind Module mit einem Wirkungsgrad von etwa 20 Prozent kosteneffektiv.
Bei Solakon liegt der Modulwirkungsgrad je nach Balkonkraftwerk bei 22,3 oder 22,6 Prozent.
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