Die PERC-Technologie steigert die Effizienz von Solarzellen. Herkömmliche Module lassen das Sonnenlicht durch, ohne Energie zu gewinnen. PERC-Solarmodule wirken diesem Verlust entgegen und erhöhen damit den Wirkungsgrad. In diesem Ratgeber finden Sie alles rund um die Funktion, Kosten sowie Vor- und Nachteile dieser Technologie.
Das Wichtigste zuerst
Was sind PERC-Solarzellen?
PERC-Solarzellen sind monokristalline Solarzellen mit passivierter Emitter- und Rückseiten-Technologie für höhere Effizienz.
Was sind die Nachteile?
PERC-Solarzellen degradieren schneller und verlieren dadurch schneller an Leistungsfähigkeit. Zudem sind sie teurer als herkömmliche Module.
Wie ist der Wirkungsgrad?
PERC-Solarmodule erreichen einen Wirkungsgrad von bis zu 23%. Dieser ist höher als bei normalen Zellen.
Was kosten PERC-Module?
PERC-Solarmodule kosten 0,38 € bis 0,43 € pro Wp. Normale Module liegen bei 0,25 bis 0,30 € pro Wp.
Was ist die PERC-Technologie?
PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) ist eine Technologie, die die Effizienz von Solarzellen erhöht, indem sie mehr Photonen einfängt. Herkömmliche Solarzellen lassen einen Teil der Sonnenstrahlen ins Leere laufen. Die PERC-Technologie reflektiert diese Strahlen mithilfe einer Schicht auf der Rückseite zurück.
Was ist der Unterschied zwischen PERC-Solarmodule und herkömmlichen Solarzellen?
Der wesentliche Unterschied zwischen PERC-Solarmodulen und herkömmlichen Solarzellen besteht im Aufbau der Rückseite der Zelle.
Herkömmliche Solarzellen haben unter der p-Silizium-Schicht lediglich ein sogenanntes BSF (Back Surface Field) und den Rückseitenkontakt. Damit wandeln sie etwa 18 bis 20 % der Photonen in Strom um. Ein Teil der Photonen passiert durch die Solarzelle, ohne Elektronen anzuregen. Diese erzeugen keinen Strom, sondern nur Wärme auf der Rückseite des Solarmoduls, wenn sie auf die Aluminiumrückwand treffen. Die zunehmende Stauwärme reduziert den Wirkungsgrad der Solarzellen zusätzlich.
Aufbau von Silizium-Solarmodulen
Für eine bessere Passivierung und höhere Absorption verwenden PERC-Solarzellen streifenförmige Rückseitenkontakte. Dafür werden sie mit einer Passivierungsschicht ausgestattet, in welche Gräben gezogen werden. Eine Aluminiumpaste wird anschließend im Siebdruckverfahren auf die gesamte Oberfläche aufgetragen und füllt die Gräben. Durch diesen Prozess entsteht beim Aktivieren der Zellen ein lokales Rückseitenfeld. Dadurch erreichen PERC-Solarzellen eine Leistungssteigerung von circa 1% und erreichen Wirkungsgrade um die 23%.
Aufbau von PERC-Solarmodulen
Wie funktionieren PERC-Solarzellen?
PERC-Solarzellen reflektieren kurzwelliges Licht besser durch die Schicht auf der Rückseite und nutzen es auf eine effektivere Art und Weise. Wenn das Licht zurück in die Zelle reflektiert wird, hat es eine zweite Chance, Energie zu erzeugen. Das macht die Zelle effizienter. Es ist, als würde man ein Pingpong-Ball in einem Raum mit Spiegeln werfen – er prallt öfter ab und nutzt so den Raum besser aus. Bei den PERC-Zellen ist es das Licht, das öfter "abprallt" und so mehr Energie erzeugt.
Was sind die Vorteile der PERC-Technologie?
Mit der PERC-Technologie nehmen Solarzellen mehr Photonen auf und erreichen dadurch einen höheren Wirkungsgrad der Solarzelle von bis zu 23%. Die höhere Absorptionsrate führt zudem dazu, dass weniger Wärme auf der Rückseite der PV-Module entsteht. Dadurch hat die PERC-Technologie ein besseres Verhältnis bei Stauwärme als herkömmliche Solarzellen, sodass sie weniger Leistung bei hohen Temperaturen einbüßt. Außerdem sind PERC-Zellen auch bei schlechten Lichtverhältnissen leistungsfähig, da sie mit weniger Licht eine brauchbare Spannung erzeugen.
Ein weiterer Vorteil ist, dass Photovoltaik-Hersteller PERC-Solarzellen problemlos mit denselben Anlagen und Materialien herstellen wie weniger effiziente Solarzellen. Die PERC-Technologie funktioniert sowohl für polykristalline als auch monokristalline Solarzellen und wird auch in bifazialen Solarmodulen verwendet.
Was sind die Nachteile von PERC?
Eines der Hauptprobleme der PERC-Technologie ist die licht- und temperaturinduzierte Degradation. Sie ist im Vergleich zu herkömmlichen Silizium-Solarzellen besonders ausgeprägt. Dadurch verlieren die PERC-Solarmodule während des Betriebs stärker an Leistungsfähigkeit. Zudem sind ihre Kosten deutlich höher als die von herkömmlichen kristallinen PV-Modulen. Das liegt hauptsächlich am komplexeren Produktionsverfahren.
Was kosten PERC-Solarmodule?
Die Kosten pro Watt-Peak für PERC-Solarmodule liegen zwischen 0,38 und 0,43 € und ist damit ähnlich hoch wie die für rein schwarze Photovoltaikmodule. Im Gegensatz dazu kosten herkömmliche Photovoltaikmodule 0,25 bis 0,30 € pro Wp.
Welche Hersteller und Solarmodule nutzen die PERC-Technologie?
Immer mehr Hersteller setzten auf Solarmodule mit der PERC-Technologie. Dazu gehören:
- Ja Solar
- Jinko Solar
- Trina Solar
- Risen Energy
- Sharp
- Solarwatt
- WINAICO
- Viessmann
Welche Alternativen Technologien gibt es zur PERC?
Auf dem Markt sind alternative Technologien wie TOPCon und HJT verfügbar.
PERC oder TOPCon?
TOPCon steht für Tunnel Oxide Passivating Contact und ist die nächste Generation der PERC-Technologie. Es handelt sich um eine in Form abgewandelte PERC-Zelle. Anstelle lokaler Rückseitenkontakte wird ein vollflächiger passivierender Rückseitenkontakt hergestellt. Darüber wird eine dünne, nur 1 Nanometer dicke SiO2-Schicht aufgebracht. Diese Tunneloxidschicht bietet eine hervorragende Oberflächenpassivierung.
Der Wirkungsgrad von TOPCon ist im Vergleich zu PERC höher, liegt aber theoretisch bei maximal 23,7%. In der Praxis erreicht diese Technologie bis zu 22,5%.
PERC oder HJT?
Heterojunction-Solarzellen haben abwechselnde Schichten aus kristallinem und amorphem Silizium. Amorphes Silizium wird überwiegend in Dünnschichtsolarzellen verwendet. Die Kombination dieser Schichten ermöglicht es HJT-Zellen, ein breites Spektrum an Wellenlängen des Lichts zu absorbieren. Dies macht sie zu den effizientesten Zellen auf dem Markt.
Bedauerlicherweise kann die HJT-Technologie nicht auf die gleiche Weise wie herkömmliche Solarzellen hergestellt werden, sodass umfangreiche Umrüstungen und neue industrielle Verfahren erforderlich sind. Infolgedessen sind HJT-Solarmodule trotz ihrer anerkannten überlegenen Qualität und hohen Leistung tendenziell teuer.
HJT-Solarzellen haben einen theoretischen maximalen Wirkungsgrad von über 26,7%, aktuelle Angebote auf dem Markt erreichen jedoch einen maximalen Wirkungsgrad von 24%.
n-Typ-Solarzellen mit oder ohne PERC-Technologie
N-Typ-Solarzellen sind vom Aufbau her ähnlich wie herkömmliche p-Typ-Solarzellen. Der Hauptunterschied besteht in der dickeren Halbleiterschicht. P-Typ-Zellen verwenden mit Bor dotiertes Silizium, während N-Typ-Zellen mit Phosphor oder Arsen dotiertes Silizium nutzen. Beide Zelltypen haben einen p-n-Übergang, der den Stromfluss zur gegenüberliegenden dotierten Siliziumschicht ermöglicht.
N-Typ-Solarzellen versprechen eine höhere Effizienz dank geringerer Leistungsverluste bei der Stromübertragung. Mit der PERC-Technologie kommen diese Eigenschaften noch stärker zum Vorschein. Außerdem hilft sie, die Lebensdauer zu verlängern.
Bifacial Solarzellen mit oder ohne PERC-Technolgie?
Ein bifaziales Solarmodul ist einem Standardmodul ähnlich, nur dass durch die Veränderung des Aufbaus auch Photonen von der Rückseite eindringen. Sie nehmen also sowohl von der Vorder- als auch Rückseite Sonnenlicht auf und erzeugen dadurch mehr Strom. Es entsteht ein Mehrertrag von bis zu 25%. Mit der PERC-Technologie steigt dieser Wert sogar auf bis zu 30%.
Bifaziale Module vs. monofaziale Module
Sollten Sie PERC-Solarmodule kaufen?
PERC-Solarzellen sind empfehlenswert für Aufdach-Photovoltaikanlagen mit begrenzter Dachfläche, da sie einen höheren Ertrag pro Quadratmeter liefern. Außerdem eignen sich PERC-Solarzellen gut für Ost-West-PV-Anlagen, die auf langwelliges Licht in den Morgen- und Abendstunden angewiesen sind.
Wenn genügend Platz für die Photovoltaikanlage vorhanden ist, ist die Verwendung von PERC-Modulen möglicherweise nicht die beste Wahl. Sie erhöhen die Kosten und beeinflussen die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage. Die erforderliche Photovoltaikleistung erreichen Sie mit einer höheren Anzahl von Standardmodulen, ohne Mehrkosten.
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