In Deutschland scheint die Sonne etwa 165 Tagen im Jahr. Den Rest des Jahres bleibt es dunkler. Daher ist das Schwachlichtverhalten von Solarmodulen entscheidend für ihre Effizienz. Wir erklären, was Schwachlicht ist und welche PV-Module das beste Schwachlichtverhalten haben.
Was versteht man unter Schwachlicht?
Unter Schwachlicht versteht man Lichtverhältnisse, die deutlich unter der direkten Sonneneinstrahlung liegen, wie sie an sonnigen Tagen vorkommt. Angenommen wird eine Lichtintensität von etwa 200 W/m². Diese Bedingungen herrschen zum Beispiel bei bewölktem oder nebligem Wetter. Das Schwachlichtverhalten der Solarzellen bezieht sich auf die Effizienz und Leistungsfähigkeit, mit diesen Bedingungen umgehen zu können.
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Zum Verständnis: An sehr sonnigen Tagen beträgt die durchschnittliche Sonneneinstrahlung in Deutschland rund 1.000 Watt pro m² (W/m²). Ist es nur leicht bewölkt, reduziert sie sich um mehr als die Hälfte auf 300 bis 500 W/m². Weitere Wetterbedingungen mit der jeweiligen Intensität der Sonneneinstrahlung können Sie unserer Tabelle entnehmen.
| Sonneneinstrahlung | Witterungsbedingungen |
|---|---|
| 0 bis 10 W/m² | Regen, Morgen- und Abenddämmerung |
| 10 bis 100 W/m² | stark bewölkter Himmel |
| 100 bis 300 W/m² | bewölkter Himmel, Nebel |
| 300 bis 500 W/m² | leicht bewölkter Himmel |
| 500 bis 800 W/m² | sonnig |
| 800 bis 1.200 W/m² | sehr sonnig |
Warum ist das Schwachlichtverhalten von Solarmodulen wichtig?
Das Schwachlichtverhalten spielt bei Solaranlagen in Deutschland eine wichtige Rolle, da knapp zwei Drittel der Jahreseinstrahlung aus diffusem Licht besteht. Sollen die Solarmodule einen guten PV-Ertrag erzielen, müssen sie ein gutes Schwachlichtverhalten haben.
Unter optimalen Bedingungen, das heißt einer Sonneneinstrahlung von 1.000 W/m², erzielt ein Solarmodul mit 420 Wp etwa 420 Watt an Solarstrom im Jahr. Unter Schwachlichtverhältnissen reduziert sich dieser Solarertrag erheblich. Beträgt die Einstrahlung 200 W/m², liegt der Ertrag bei 70 bis 100 Watt. Der genaue PV-Ertrag hängt von der Art der verwendeten Solarzellen, der eingesetzten Technologie und der Höhe des Wirkungsgrades ab.
PV-Module werden im Labor unter optimalen Bedingungen getestet, die auch als STC (Standard Test Conditions) bezeichnet werden. Die Standard-Testbedingungen sind:
- 1.000 W/m² Sonneneinstrahlung
- 25 °C Zelltemperatur
- 1,5 AM (engl. Air Mass - Luftmasse)
Welche PV-Module haben ein gutes Schwachlichtverhalten?
Das Schwachlichtverhalten von PV-Modulen hängt stark von den gewählten Solarzellen ab.
Monokristalline PV-Module zeichnen sich durch ein besonders gutes Schwachlichtverhalten aus. Aufgrund ihrer einheitlichen Kristallstruktur aus hochreinem Silizium können sie selbst bei geringer Sonneneinstrahlung effizient Energie umwandeln.
Polykristalline PV-Module hingegen sind in der Herstellung kostengünstiger und daher preiswerter in der Anschaffung. Allerdings ist ihr Schwachlichtverhalten im Vergleich zu monokristallinen Modulen schwächer. Die weniger homogene Kristallstruktur führt zu höheren Verlusten bei diffuser Lichtverteilung.
Welche Solarmodule haben das beste Schwachlichtverhalten (Test)?
Die Leistungsunterschiede bei Schwachlicht von modernen Solarmodulen sind minimal und variieren je nach Modultyp, maximaler Leistung und Wirkungsgrad.
Alle Module im nachfolgenden Vergleich besitzen ein gutes Schwachlichtverhalten.
| Hersteller | Modultyp | Leistung 1.000 W/m² | Leistung 800 W/m² | Leistung 600 W/m² | Leistung 400 W/m² | Leistung 200 W/m² |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Astronergy | Astro N5s | 430 Wp | 355 W | 265 W | 175 W | 85 W |
| Canadian Solar | TOPHiKu6 | 435 Wp | 355 W | 275 W | 160 W | 80 W |
| Hyundai | Hetero Max MF | 430 Wp | 345 W | 255 W | 170 W | 85 W |
| Jinko Solar | Tiger Pro | 415 Wp | 322,5 W | 238,5 W | 157,5 W | 75 W |
| Jolywood | Niwa pro | 415 Wp | 330 W | 250 W | 170 W | 80 W |
| Luxor | Eco Line N-type | 420 Wp | 340 W | 260 W | 170 W | 85 W |
| Meyer Burger | Glass | 390 Wp | 280 W | 215 W | 145 W | 65 W |
| REC | Alpha Pure-R | 430 Wp | 344 W | 257,5 W | 169,5 W | 83 W |
| Suntech Power | Ultra V pro mini | 435 Wp | 350 W | 260 W | 175 W | 80 W |
| Seraphim | S4N TOPCon | 425 Wp | 340 W | 260 W | 175 W | 85 W |
| ZNShine | UHLDD120 | 480 Wp | 375 W | 285 W | 190 W | 95 W |
Astronergy Astro N5S
Das Astro N5s Solarmodul von Astronergy verwendet n-type monokristalline Solarzellen, hat einen Wirkungsgrad von 22,5% und erreicht damit ein gutes Schwachlichtverhalten. Die maximale Leistung des N5s beträgt 430 Watt. Bei Schwachlicht mit einer Sonneneinstrahlung von 200 W/m² sinkt die Leistung auf 85 Watt.
Canadian Solar TOPHiKU6
Das TOPHiKu6 Solarmodul von Canadian Solar verwendet monokristalline n-type TOPCon Solarzellen. Mit einem Wirkungsgrad von 22,5% erreicht es damit ein gutes Schwachlichtverhalten. Die maximale Leistung des Moduls beträgt 440 Watt. Bei einer Sonneneinstrahlung von 200 W/m² sinkt die Leistung auf 80 Watt.
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Hyundai Hetero Max MF
Hyundai hat mit dem Hetero Max MF ebenfalls ein gutes Solarmodul für Schwachlichtverhältnisse. Das Hetero Max verwendet monokristalline n-type HJT Solarzellen und erreicht damit einen Wirkungsgrad von bis zu 23,04%. Die maximale Leistung liegt bei 450 Watt. Bei Schwachlicht beträgt der Solarertrag 85 Watt.
Jinko Solar Tiger Pro
Jinko Solars Tiger Pro Solarmodul besitzt ein gutes Schwachlichtverhalten. Jinko verwendet dafür monokristalline Halbzellen. Die maximale Modulleistung beträgt 415 Watt und der Wirkungsgrad reicht bis zu 21,25%. Bei Schwachlichtbedingungen von 200 W/m² beträgt die Leistung etwa 75 Watt.
Jolywood niwa pro
Das niwa pro Solarmodul von Jolywood verwendet n-type monokristalline Solarzellen, hat einen bifazialen Aufbau und einen Wirkungsgrad von 22,53%. Damit erreicht es ein gutes Schwachlichtverhalten. Die maximale Leistung des niwa pro beträgt 440 Watt. Bei Schwachlicht mit einer Sonneneinstrahlung von 200 W/m² sinkt die Leistung auf 80 Watt.
Luxor Eco Line N-type
Das Eco Line N-Type PV-Modul von Luxor verwendet monokristalline n-type TOPCon Solarzellen. Mit einem Wirkungsgrad von 22,61% erreicht es damit ein gutes Schwachlichtverhalten. Die maximale Leistung des Moduls beträgt 435 Watt. Bei einer Sonneneinstrahlung von 200 W/m² sinkt die Leistung auf 85 Watt.
Meyer Burger Glass
Meyer Burger hat mit dem Modul der Glass Reihe ebenfalls ein gutes Solarmodul für Schwachlicht. Meyer Burger verwendet monokristalline n-type Solarzellen, einen bifazialen Aufbau und erreicht damit einen Wirkungsgrad von bis zu 21,8%. Die maximale Leistung liegt bei 390 Watt. Bei Schwachlicht beträgt der Solarertrag 65 Watt.
REC Alpha Pure-R
Das Alpha Pure-R von REC besitzt ein gutes Schwachlichtverhalten. REC verwendet dafür monokristalline Halbzellen mit der HJT-Technologie. Die maximale Modulleistung beträgt 430 Watt und der Wirkungsgrad reicht bis zu 22,3%. Bei Schwachlichtbedingungen von 200 W/m² beträgt die Leistung etwa 83 Watt.
Suntech Power Ultra V pro mini
Das Ultra V pro mini Solarmodul von Suntech Power verwendet monokristalline n-type TOPCon Solarzellen und hat einen Wirkungsgrad bis zu 21,3%. Damit erreicht es ein gutes Schwachlichtverhalten. Die maximale Leistung des Ultra V pro mini beträgt 435 Watt. Bei Schwachlicht mit einer Sonneneinstrahlung von 200 W/m² sinkt die Leistung auf 80 Watt.
Seraphim S4N TOPCon
Das S4N TOPCon PV-Modul von Seraphim verwendet monokristalline TOPCon Solarzellen. Mit einem Wirkungsgrad von 22,28% und einem bifazialen Aufbau erreicht es damit ein gutes Schwachlichtverhalten. Die maximale Leistung des Moduls beträgt 435 Watt. Bei einer Sonneneinstrahlung von 200 W/m² sinkt die Leistung auf 85 Watt.
ZNShine UHLDD120
ZNShine hat mit dem Modul UHLDD120 auch ein gutes Solarmodul für Schwachlicht im Sortiment. ZNShine verwendet monokristalline n-type TOPCon Solarzellen, einen bifazialen Aufbau und erreicht damit einen Wirkungsgrad von bis zu 22,47%. Die maximale Leistung liegt bei 485 Watt. Bei Schwachlicht beträgt der Solarertrag 95 Watt.
Wie wird das Schwachlichtverhalten von Solarmodulen gemessen?
Das Schwachlichtverhalten wird ermittelt, indem der erreichte PV-Ertrag bei unterschiedlich intensiven Sonneneinstrahlungen unter 1.000 Watt/m² gemessen wird. Üblich sind dabei Messungen bei 800, 600, 400 und 200 W pro Quadratmeter. Die Vorgaben zur Umgebungstemperatur von 25 °C und der Luftmasse von 1,5 sind denen der STC gleich.
Wo finde ich die Angaben zum Schwachlichtverhalten der Module?
Die Angaben zum Schwachlichtverhalten bei Solarmodulen können im Datenblatt der Hersteller gefunden werden. Diese sind jedoch nicht verpflichtend, weshalb auch nicht alle Produzenten diese haben. Das Schwachlichtverhalten wird entweder mithilfe eines Graphen dargestellt oder anhand des relativen Wirkungsgrades ausgedrückt.
Um das Schwachlichtverhalten eines Solarmoduls mit dem relativen Wirkungsgrad zu berechnen, können Sie folgende Formel anwenden:
- Wp des Moduls x (rel. Wirk. / 100) x (Einstrahlungsstärke / 1.000)
Beim REC Alpha Pure-R beträgt der relative Wirkungsgrad beispielsweise etwa 96,5% bei einer Sonneneinstrahlung von 200 W/m². Sie rechnen also wie folgt:
- 430 x (96,5 / 100) x (200 / 1.000) = 83 Watt
Besteht die Angabe des Schwachlichtverhaltens aus einem Graphen, müssen Sie nur die jeweilige Stromspannung in Volt (V) mal die Stromstärke in Ampere (A) multiplizieren. Bei Meyer Burger zum Beispiel beträgt das Schwachlichtverhalten bei 200 W/m² rund 65 W, 2 A x 32,5 V.
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