Photovoltaik Dünnschichtmodule

Dünnschichtmodule für die Photovoltaik

Die Dünnschichtmodule sind kostengünstig, liefern aber weniger PV-Strom. Nach dem Kauf können Sie sich für die kostenfreie Trusted Shop Membership Basic inklusive eines Käuferschutzes von jeweils bis zu 100 für den laufenden Kauf sowie für Ihre weiteren Käufe in Deutschland und Österreich mit dem Trusted Shop-Siegel registrieren. Nach dem Kauf können Sie sich für die kostenfreie Trusted Shop Membership Basic inklusive eines Käuferschutzes von jeweils bis zu 100 für den laufenden Kauf sowie für Ihre weiteren Käufe in Deutschland und Österreich mit dem Trusted Shop-Siegel registrieren. Bei Trusted Shop PLUS (inkl. Garantie) sind Ihre Käufe bis zu je 20.

000 durch den Käufer geschützt (inkl. Garantie), für 9,90 pro Jahr inkl. MwSt. bei einer Mindestvertragsdauer von 1 Jahr.

In beiden FÃ?llen betrÃ?gt die KÃ?uferschutzfrist pro Kauf 30 Tage. Das Rating "Sehr gut" errechnet sich aus den 410 Trusted Shops Ratings der vergangenen 12 Jahre.

Modultypen im Vergleich: Dünnfilm oder dick?

Dick- und Dünnschicht Module sind wie Geschwister - aber nicht wie ein Zwilling aus einem Ei. Grundsätzlich unterscheiden sich Dünn- und Dünnschichtmodule durch die eingesetzten Solarzellen: Dünnschicht-PV-Module sind kristalline Solarmodule. Dünnschichtmodule basieren auf einer Zelle, die in der Regel aus extrem dünnen Cadmiumtellurid- (CdTe) oder Pyrit-Schichten (CIS) besteht; dazu gehören auch die organischen Solarmodule aus Kohlenwasserstoff-Verbindungen.

Kristalline Solarzelle wandelt in ihrem Inneren Sonnenlicht in Elektrizität um. Sie werden entweder aus besonders reiner monokristalliner oder aus weniger hochwertiger polykristalliner Siliziumlegierung hergestellt. Aus den 15 15 x 15 Zentimeter großen Wafern werden dann Solarzelle: Sie bereichern sie mit fremden Atomen, um beispielsweise ihre elektrische Leistung einzustellen (Dotierung), und sie werden mit einer Antireflexionsschicht beschichtet, um die Lichtausbeute zu erhöhen.

Dann werden 40 bis 100 Küvetten, die meisten davon vorsortiert, zu einer elektronischen Baugruppe verbunden. Das " Packaging " sorgt dafür, dass so viel wie möglich an die Zelle kommt (optisches Deckglas) - und schirmt sie gegen mechanische und atmosphärische Einflüsse ab. Dünnschicht-PV-Module: Dünnschicht-Module umfassen etwa 80 bis 150 Dünnschicht-Solarzellen. Der lichtsensitive Solarzellenbelag ist nur etwa 1 bis 5 µm dünn, also etwa hundertmal so dünn wie der von Kristallzellen; daher der Name Dünnfilmzellen.

Bei der Verdampfung werden diese Dünnschichtsolarzellen untereinander verbunden (integrierter Schaltkreis), d.h. der Schaltkreis wird ebenfalls verdampft. Dünnschichtmodule sind derzeit für 1000 bis 1.700 EUR, Dünnschichtmodule für 700 bis 1.300 EUR (3. Vierteljahr 2018, schlüsselfertige Errichtung) erhältlich. Auf die PV-Module selbst entfallen nur 35 bis 50% des gesamten Preises einer Photovoltaik-Anlage.

In der folgenden Übersicht sind die derzeitigen Tarife für kristalline Photovoltaikmodule aufgeführt (ab dem dritten Vierteljahr 2018, Quelle für Photovoltaik; um die Anlagenpreise zu ermitteln, müssen die Tarife der Photovoltaikmodule mit dem 2,5- bis 3-fachen Betrag berechnet werden). Qualitätsminderwertige Bausteine In der Regel ist auf der glasierten Frontseite eine rechteckige Anordnung zu sehen - hier werden die individuellen kristallenen Zellen erkennbar.

Bei Lichteinfall schimmert das Modul blaugrau bis hin zu anthrazit und schwarzer Farbe. Die Dünnschichtmodule dagegen sind in der Regel kleiner (0,6 1,2 - 1,6 Meter), weniger als 1 cm stark und meistens ohne Rahmen. Zudem ist das Aussehen homogener: Die dem Lichteinfall zugewandte Fläche ist weniger stark gegliedert, auch wenn einige Dünnschichtmodule ein feines Nadelstreifenmuster haben.

Sie wirken von dunkelbrauner bis schwarzer Farbe, teilweise sogar grüner Farbe. von Dünn- und Dickschicht-PV-Modulen sind hier zu sehen. Für die Abweichung der beiden Modularten in Konstruktion und Form ist die verwendete Solarzellenart mitverantwortlich. Solarzelle und PV-Modul wandeln Sonnenstrahlung unmittelbar in elektrische Energie um - also in einen gerichteten Fluß von freien, geladenen Elektronenn.

Für den Stromfluss werden also kostenlose Elektrizität benötigt. Bei der Photovoltaik soll das Tageslicht dazu verwendet werden, diese kostenlosen Teilchen zu erzeugen - deshalb müssen diese Teilchen durch die Sonnenstrahlung generiert werden, genauer: durch die Lichtpakete - die Fotonen oder Lichtmengen. Halbleitermaterialien sind Materialien, die ihre elektrischen Leitfähigkeiten ändern, wenn ihnen Lichteinfall zugefügt wird.

Halbleiterelemente sind mehr oder weniger homogene Gitter. Trifft ein Teil der Teilchen auf den Halbleiterkörper, kollidieren sie mit den Energiestrahlen des Lichtes. Dabei wird die im Quanten- oder Photonenstrom enthaltene Anregungsenergie auf den Elektronenhit übertragen. Bei ausreichender Leistung werden die Elektroden aus ihrer soliden Bindung gerissen: Sie sind kostenlos und können als elektrischer Strom durchfließen.

Das Ganze wird als "innerer photoelektrischer Effekt" bezeichnet. Möchten Sie mehr über den Bereich Semiconductors erfahren? Bei Halbleitern werden nur sehr dünne Schichten benötigt, um die Quanten zu absorbieren. So reichen bei Silizium-Solarzellen etwa 10 µm (0,01 Millimeter) aus, um den grössten Teil der nutzbaren Fotonen zu erfassen. Der verbleibende 0,19 mm der im Durchschnitt 0,2 mm dÃ??nnen, kristallenen Zelle dient der StabilitÃ?t - ist aber letztlich fÃ?r die Solarstromerzeugung Ã?berflÃ?ssig.

Deshalb ist die Solartechnologie bemüht, noch dünnere Zellen herzustellen. Im Falle der kristallenen Solarzelle ist dies jedoch bisher an der Sägetechnologie gescheitert. Bei den eingesetzten Seilsägen können Waffeln nicht feiner geschnitten werden als in (nur) 0,18 Millimeter starken Stücken. Dünnschichtsolarzellen können derzeit nur mit Unterstützung von Abscheidungsprozessen auf Tragschichten realisiert werden.

Als besonders geeignet hat sich dabei eine Reihe von Werkstoffzusammensetzungen herausgestellt - die "direkten Halbleiter" wie Cadmiumtellurid, CIS, Galliumarsenid, Amorphsilizium ( "a-Si") oder Kohlenwasserstoff-Verbindungen ("Organic Semiconductors"). Worin besteht der Unterschied zwischen direktem und indirektem Halbleitermaterial wie z. B. Silicium? Etwas schwieriger sind in dieser Hinsicht indirekt arbeitende Leiter. Es reicht ihnen nicht aus, dass die Fotonen die Elektron aus ihrer Festbindung herausreißen - sie werden erst freigesetzt, wenn die Oszillation des Kristall-Gitters ihnen zusätzlich den korrekten Anreiz gibt.

Letztendlich bedeutet dies, dass die Licht-Quanten nicht so stark in Direkthalbleiter vordringen müssen, um sie zu absorbieren (= sie haben einen größeren Absorptionsgrad). Die folgende Übersicht verdeutlicht, wie groß die Differenzen zwischen direktem und indirektem Halbleitermaterial sind (Werte bei einer Wellenlänge von 0,6 µm - Quelle: Mertens, Photovoltaik, 2011, S. 78).

Aufgrund der geschilderten physischen und visuellen Eigenschaften sind Direkthalbleiter das ideale Material für Dünnschichtmodule. So können die Solarzelle und die Solarmodule hauchdünn gemacht werden. Dünnschichtmodule sind schlanker, heller und kleiner als kristalline Modul. Durch den fehlenden Blendrahmen wird jedoch die Standfestigkeit reduziert, was die Installation von Dünnschicht-Modulen erschwert und kostspielig macht. Die Koordination mit dem Umrichter - ein entscheidendes Kriterium für einen höheren Wirkungsgrad - ist ebenfalls komplizierter: Nicht alle Umrichter sind mit Dünnschicht-Modulen verträglich; in vielen Fällen können nur Umrichter mit Transformatoren verwendet werden - und diese sind wiederum weniger ergiebig.

Dünnschichtmodule sind ihren dickeren Pendants auch in puncto Verlustleistung über ihre Lebensdauer, Degradierung, unterlegen. Dünnschicht-Module sind hinsichtlich der Materialverfügbarkeit und -gefährlichkeit schwieriger als Dünnschicht-Module. Darüber hinaus zeichnen sich Dünnschichtmodule im Allgemeinen und CdTe-Module im Speziellen durch eine niedrige energetische Amortisationszeit aus. Für kristalline Module dagegen beträgt sie 2-3,5 Jahre.

Geringe Lichtausbeute & Verschattung: Vorteile von Dünnschichtmodulen?

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