Zellwirkungsgrad: Definition

Der Zellwirkungsgrad (auch Zelleffizienz) bezeichnet in der Photovoltaik das Verhältnis von nutzbarer elektrischer Energie, die eine Photovoltaik-Zelle erzeugt, zur einstrahlenden Sonnenenergie. Es handelt sich um eine Kenngröße, die die Umwandlungseffizienz von Sonnenlicht in elektrischen Strom beschreibt und somit ein Maß für die Leistungsfähigkeit einer Photovoltaikzelle ist.

Zellwirkungsgrad: Berechnung

Der Wirkungsgrad einer Photovoltaikzelle wird in Prozent angegeben und berechnet sich wie folgt:

Zellwirkungsgrad = (erzeugte elektrische Leistung / eingestrahlte Sonnenleistung) x 100%

Die eingestrahlte Sonnenleistung wird dabei unter standardisierten Testbedingungen (STC – Standard Test Conditions) gemessen, welche eine Sonneneinstrahlung von 1000 W/m² bei einer Zelltemperatur von 25 Grad Celsius und einem Lichtspektrum von 1,5 AM (Air Mass) vorsehen.

Zellwirkungsgrad und Zelltypen

• Monokristalline Zellen: Monokristalline Solarmodule weisen einen hohen Wirkungsgrad auf, der je nach Qualität und Herstellungstechnologie zwischen 15% und 22% liegt.
• Polikristalline Zellen: Polikristalline Zellen haben einen etwas geringeren Wirkungsgrad als monokristalline Zellen und steigen bis zu einem Maximum von 18%.
• Amorphe Zellen: Amorphe Zellen, meistens aus Silizium, haben einen deutlich reduzierten Wirkungsgrad, liegen aber bei Preisleistung oft vorne. Der Wirkungsgrad liegt etwa zwischen 6% und 8%.
• Perowskit-Zellen: Perowskit-Zellen sind eine jüngere Entwicklung und erreichen derzeit in Labortests Wirkungsgrade bis zu 25%.

Zellwirkungsgrad: Zusammenhang und Anwendung in der Praxis

Der Zellwirkungsgrad ist ein wichtiger Faktor bei der Planung und Kalkulation von Photovoltaik-Anlagen. Ein hoher Wirkungsgrad bedeutet, dass mehr Sonnenenergie in elektrischen Strom umgewandelt wird, was die Rentabilität und Effizienz der Anlage erhöht. Daher wird der Begriff häufig in Datenblättern, Produktbeschreibungen und in der Forschung und Entwicklung neuer Module und Zellen verwendet. Es ist jedoch zu beachten, dass der Zellwirkungsgrad nicht der einzige Faktor ist, der die Leistung einer Photovoltaikanlage bestimmt. Auch Installations- und Systembedingungen, wie Verschattung, Ausrichtung und Neigung der Module, spielen eine wichtige Rolle.