Was du über den Wirkungsgrad von Solarzellen wissen musst

Nicht jede Photovoltaikanlage erzielt den gleichen Wirkungsgrad. Je nach Herstellung der Solarzellen und Grösse der Solarmodule fällt der Wirkungsgrad deutlich höher aus. Was oft vergessen wird: Auch der Wechselrichter spielt beim Wirkungsgrad von Photovoltaik eine Rolle.

Wie hoch die Leistung einer Photovoltaikanlage ist, hängt zudem nicht nur vom Wirkungsgrad ab, sondern auch von der Ausrichtung und der Neigung der Solarmodule. Last but not least spielen auch Verschattung und Verunreinigung des Materials für die Module bei der Leistung eine Rolle. 

Was ist der Photovoltaik-Wirkungsgrad?

Der Wirkungsgrad von Solarzellen sagt aus, wie viel der nutzbaren Energie durch die Sonneneinstrahlung tatsächlich in Strom umgewandelt wird, den wir dann für die Beleuchtung, den Fernseher oder den Backofen verwenden. Der Wirkungsgrad der gesamten Photovoltaikanlage liegt jeweils etwas tiefer, da bei der Verkabelung und dem Wechselrichter Energieverluste entstehen. In der Photovoltaik hört man zwar ständig von Rekorden beim Wirkungsgrad von Solarzellen. Doch diese neuen Rekorde entstehen im Labor und nicht unter Alltagsbedingungen.

Die Formel für den Wirkungsgrad bei der Photovoltaik: Strahlungsenergie der Sonne geteilt durch die abgegebene Energie der Solarzellen gleich Wirkungsgrad in Prozent. 

Wirkungsgrad verschiedener Solarzellen

Je nach Herstellungsart und Material ändert sich der jeweilige Wirkungsgrad von Solarzellen. Dieser Wert fällt im Vergleich mit der gesamten Photovoltaikanlage stets höher aus, da bei der Umwandlung des Stroms durch den Wechselrichter zusätzlich Energie verloren geht. Wie hoch die Preise für Solaranlagen sind, hängt natürlich auch vom Wirkungsgrad respektive der Herstellung ab. 

Monokristalline Solarzellen erzeugen unter optimalen Bedingungen einen Wirkungsgrad von 20 bis 30 Prozent. Solarzellen aus polykristallinem Silizium kommen auf 15 bis 20 Prozent und Dünnschicht-Solarzellen aus amorphem Silizium 5 bis 7,5 Prozent Wirkungsgrad.

Material und Herstellung bestimmt Wirkungsgrad

• Monokristalline Silizium-Solarzellen bestehen aus einem grossen Kristall. Die energieaufwändige Herstellung und die lange Produktionszeit verteuern letztlich die Module. Verbraucherinnen und Verbraucher erkennen sie an ihrer einheitlichen, tiefblauen Färbung.
• Kostengünstiger sind hingegen polykristalline Solarzellen. Sie bestehen aus vielen kleinen Kristallen, die zusammengesetzt werden. Fällt Licht auf ihre Oberfläche, sieht man einzelne Kristallstrukturen. Der Wirkungsgrad ist reduziert, weil an den Grenzflächen der vielen Kristalle Stromverluste entstehen.
• Für Dünnschicht-Solarzellen wird Silizium auf Glas oder Substratmaterial aufgedampft. Dadurch sind sie hauchdünn, sogar dünner als ein menschliches Haar. Obwohl die Produktionskosten deutlich gering ausfallen, enttäuschen die Solarmodule wegen ihres niedrigen Wirkungsgrades und der vergleichsweise kurzen Lebensdauer. 

Worauf sollten Verbraucherinnen und Verbraucher bei Solarzellen achten?

Für Eigenheimbesitzerinnen und -besitzer bietet sich  der Einsatz von monokristallinen Solarzellen an, da ihnen nur eine begrenzte Dachfläche bereitsteht und diese Solarzellen aktuell (Stand 2023) den besten Wirkungsgrad haben. Wenige Quadratmeter reichen, damit die tiefblauen Solarmodule ausreichend Strom liefern. Doch neben dem hohen Wirkungsgrad zählt auch die Lebensdauer, die mindestens 20 Jahren beträgt. Deshalb sollten Verbraucherinnen und Verbraucher stets auf Qualität achten, bestärkt Professor Baumgartner von dem Institut für Energie der Zürcher Hochschule für angewandte Wissenschaften.

Treten Mängel oder Schäden in der Kunststoffschicht auf, dann verkürzen Solarzellen unweigerlich die angesetzte Lebensdauer. Jedoch sind qualitätsmindernde Herstellerschädigungen oder Verunreinigung von Staub beim Kauf kaum festzustellen. Deshalb ist es ratsam, sich zuvor über die AGB des Modulherstellers und dessen Umgang mit Haftungsfragen zu informieren. Nicht immer sind teure monokristalline Panels die beste Wahl. Wer über eine grosse Freifläche verfügt, hat die Möglichkeit, preisgünstigere Module mit einem schwächeren Wirkungsgrad aufzustellen. Vor dem Kauf sollten sich Verbraucherinnen und Verbraucher in jedem Fall bei einer Solar-Expertin oder einem -Experten informieren.

Weitere Informationen zu Wirkungsgrad und Photovoltaik:

•  Swissolar sammelt neutrale Energieinformationen in der Schweiz.
•  Myky bietet einen Solarrechner für dein Zuhause.
• Der Verein Solarspar ist eine gute Anlaufstelle für Fragen rund um Solarenergie und Photovoltaik.