Dünnschichtmodule aus amorphen Solarzellen werden in 5-10% aller PV-Anlagen verbaut. Erfahren Sie, wann ihr Einsatz sinnvoll ist und lernen über die Vor- und Nachteile von amorphen Solarmodulen.
Das wichtigste zuerst
Herstellungsverfahren
Bei der Herstellung wird gasförmiges Silan auf den Trägerstoff aufgedampft. Kein kristallines Silizium.
Geringere Kosten
Amorphe Solarmodule sind günstiger in der Produktion. Die Endkosten fallen entsprechend auch günstiger aus.
Geringerer Wirkungsgrad
Amorphe Solarzellen haben einen Wirkungsgrad von 10-15%. Das ist weniger als kristalline Solarzellen.
Hoher Platzbedarf
Aufgrund des geringen Wirkungsgrades benötigen Sie für die gleiche Leistung mehr Solarmodule.
Was sind amorphe Solarzellen?
Amorphe Solarzellen dienen als Baumaterial von Dünnschicht-Solarmodulen. Sie verfügen über eine ungeordnete und nichtkristalline Struktur. Sie sind günstig in der Produktion, verfügen allerdings über einen geringeren Wirkungsgrad als monokristalline und polykristalline Solarzellen.
Woraus bestehen amorphe Solarzellen?
Analog zu allen gängigen Solarzellentypen besteht das Herzstück amorpher Solarzellen, der Halbleiter, aus Silizium. Bei konventionellen Solarzellen besteht dieser Halbleiter aus sogenannten Wafern. Hierbei handelt es sich um feine Scheiben, die von einem Siliziumstab, dem Ingot, abgeschnitten werden. Diese Wafer bestehen deshalb immer aus einem oder mehreren Siliziumkristallen.
Bei amorphen Solarzellen hingegen wird kein kristallines Silizium verwendet. Dadurch leitet sich auch ihr Name ab. Dieser stammt aus dem Griechischen und bedeutet so viel wie „gestaltlos“, was in diesem Kontext mit „nicht kristallin“ gleichgesetzt werden kann.
Amorphe Solarzellen im Einsatz
Wie werden amorphe Solarzellen hergestellt?
Der Herstellungsprozess amorpher Solarzellen ist vergleichsweise einfach und unkompliziert. Denn hier entfällt die teure und energieaufwendige Produktion eines Siliziumstabes, von dem die Wafer abgeschnitten werden.
Um die Halbleiter von amorphen Solarzellen herzustellen, werden extrem dünne Schichten amorphem Silizium auf ein Trägermaterial aufgedruckt oder –gedampft. Die Siliziumschicht misst dabei 1 bis 5 Mikrometer, wobei ein Mikrometer einem tausendstel Millimeter entspricht.
Die Wahl des Trägermaterials ist dabei entscheidend für die Eigenschaften der Solarzelle. Zumeist wird Glas eingesetzt. Dadurch wird die Zelle fest und eignet sich sehr gut für eine Aufdach-Montage.
Wird amorphes Silizium allerdings auf flexiblen Kunststoff aufgetragen, ist die fertige Solarzelle formbar und kann beispielsweise aufgerollt werden. Neben Kunststoffen und Glas kann auch Metall als Trägermaterial für die Siliziumschicht verwendet werden.
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Welchen Wirkungsgrad erzielen amorphe Solarzellen?
Amorphe Solarzellen besitzen einen Wirkungsgrad von 10 bis 15%. Dieser ist erheblich geringer als der Wirkungsgrad konventioneller Zellen. Diese können je nach Typ Wirkungsgrade von bis zu 25% erzielen. Um mit amorphen Solarzellen die gleiche Menge an Strom zu produzieren wie mit konventionellen Zellen, benötigt man ungefähr die 1,2- bis 1,4-fache Fläche.
| Zellentyp | Monokristallin | Polykristallin | Dünnschicht |
|---|---|---|---|
| Wirkungsgrad | 18-24% | 15-20% | 10-15% |
| Leistung | 1 kWp | 1 kWp | 1 kWp |
| Benötigte Fläche | 6 bis 9 m² | 7 bis 10 m² | 10 bis 12 m² |
Vor- und Nachteile von amorphen Solarzellen
Amorphe Solarzellen haben eine Reihe von Vorteilen.
- Geringe Produktionskosten: Durch das vereinfachte Produktionsverfahren sind die Kosten von amorphen Solarmodulen mit 200–1.200 Euro / kWp deutlich günstiger als bei kristallinen PV-Modulen.
- Gut bei schwachem Licht: Bei amorphe Solarzellen verliefen weniger Leistung bei schwachen oder diffusen Lichtverhältnissen. Somit eignet sich diese Technik besonders gut für Dächer mit einer hohen Beschattung oder Nordausrichtung.
- Hohe Temperaturresistenz: Bei starker Sonneneinstrahlung weisen amorphe Solarzellen Vorteile auf. Denn ihr Wirkungsgrad reduziert sich bei sehr hohen Temperaturen im Modul weniger stark als bei kristallinen Modulen.
- Hohe Moduldegradation: Besonders in der ersten Monaten ist der Leistungsverlust von amorphen Solarmodulen hoch. Hierdurch reduziert sich ihr Wirkungsgrad zu Beginn der Nutzung sehr stark. Im Anschluss an diese initiale Abnahme des Wirkungsgrads bleibt dieser allerdings relativ stabil.
- Gute Nachhaltigkeit: Durch den besonders geringen Siliziumverbrauch bei ihrer Produktion weisen amorphe Solarzellen eine sehr gute Energiebilanz auf. Sie amortisieren sich diesbezüglich bereits nach 1 bis 2 Jahren.
- Flexible Montagemöglichkeiten: Durch das geringere Gewicht und die im Vergleich bessere Biegsamkeit, lassen sich amorphe Solarmodule auch an schwer zugänglichen Orten installieren.
Neben den vielen Vorteilen weisen amorphe Solarzellen auch Nachteile auf:
- Geringerer Wirkungsgrad: Aufgrund ihrer Herstellungsweise haben weisen amorphe Solarzellen einen deutlich niedrigeren Wirkungsgrad als kristalline PV-Module.
- Hoher Flächenverbrauch: Durch den niedrigeren Wirkungsgrad benötigen Sie für die gleiche Leistung eine größere Anzahl an Solarpanels. Das ist bei normalen Dächern oft ein Problem, da dort der Platz knapp ist.
- Kürzere Lebensdauer: Aufgrund ihrer Bauweise sind amorphe Solarmodule anfälliger für Umwelteinflüsse und ihre Lebensdauer ist geringer als die von Dickschicht-PV-Modulen.
- Aufwendigere Montage: Es handelt sich um dünne, oft biegsame Scheiben, die ohne einen Rahmen montiert werden. Zudem haben Fachunternehmen weniger Erfahrung im Umgang mit solchen Dünnschichtmodulen, was die Fehleranfälligkeit erhöht.
Fazit
Amorphe Solarzellen besitzen eine ungeordnete und nicht-kristalline Struktur. Das sorgt dafür, dass sie günstiger in der Produktion sind, auch wenn durch das Herstellungsverfahren ihr Wirkungsgrad niedriger ausfällt.
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