Die Leistung eines Solarmoduls ist entscheidend, denn mehr Leistung bringt höhere Erträge. Hersteller geben dabei nur die Nennleistung von Modulen an, die jedoch unter realen Bedingungen von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. In diesem Leitfaden erfahren Sie alles Wissenswerte über die Solarpanel-Leistung.
Das Wichtigste zuerst
Leistung von Solarpanels
Typische Modulleistungen liegen zwischen 350 und 470 Watt. Monokristalline Module sind leistungsstärker als polykristalline.
STC und NOCT?
STC steht für Standard Test Conditions. NOCT bedeutet Nominal Operating Cell Temperature. Es sind Testverfahren für die Messung der Modulleistung.
Leistung pro Stunde
Ein Solarmodul erzeugt pro Stunden eine Leistung von 0,05 bis 0,1 Wattstunden.
Einflussfaktoren auf Leistung
Die Solarpanel-Leistung wird vom Wirkungsgrad, der Modulgröße und äußeren Faktoren beeinflusst.
Wie viel Leistung hat ein Solarmodul?
Ein modernes Solarmodul hat eine Leistung von 350 bis 470 Wp. Die Solarpanel-Leistung hängt von seiner Größe und dem Wirkungsgrad ab. Außerdem beeinflussen äußere Einflüsse wie die Sonneneinstrahlung die Leistung.
Wofür steht Wp bei Solarmodulen?
Das Wp bei Solarmodulen steht für Watt-Peak (Wp). Der Begriff Peak bedeutet im Englischen "Spitze" und beschreibt die maximale Leistung des Solarmoduls in Watt.
Im Zusammenhang mit Photovoltaikanlagen ist Kilowatt Peak (kWp) gebräuchlicher als Watt Peak. Dabei entsprechen 1.000 Watt einem Kilowatt.
Die Bezeichnung Wp wird meist im Zusammenhang mit der Nennleistung eines Solarmoduls verwendet.
Was ist die Nennleistung von Solarmodulen?
Mit der Angabe der Leistung eines PV-Moduls ist immer seine Nennleistung gemeint. Die Nennleistung eines Solarmoduls ist die maximale Leistung, die es nach Angaben des Herstellers erzeugt. Sie wird in einem standardisiertes Testverfahren (STC) ermittelt und dient als Grundlage für den Vergleich von Solarmodulen.
Die Angabe der Nennleistung in Wp finden Sie in den Datenblättern der Hersteller.
STC und NOCT
STC steht für Standard Test Conditions (Standard-Testbedingungen). STC wird in der Solarindustrie verwendet, um die Leistung von Solarmodulen unter idealisierten Bedingungen zu messen und zu vergleichen. Diese sind:
- Eine Einstrahlung von 1.000 Watt pro Quadratmeter (1 kW/m²). Das entspricht in etwa der Intensität der Sonnenstrahlung auf der Erdoberfläche an einem klaren Tag um die Mittagszeit;
- Eine Zelltemperatur von 25 Grad Celsius. Dies ist eine hypothetische Bedingung, da sich Solarmodule in der realen Anwendung durch die Sonneneinstrahlung erhitzen;
- Eine Luftmasse von 1,5 (AM 1,5). Die Luftmasse gibt an, wie lang der Weg der Sonnenstrahlen durch die Atmosphäre ist, im Vergleich zum Weg bei senkrechtem Stand der Sonne (das ist der Fall, wenn die Sonne im Zenit steht). AM 1,5 entspricht einem Sonnenwinkel, der etwa den Bedingungen in mittleren geografischen Breiten entspricht.
Bei STC-Testbedingungen handelt es sich um abstrakte Labor-Werte. Daher wurde das Testverfahren NOCT eingeführt. NOCT steht für Nominal Operating Cell Temperature und wurde eingeführt, um ein realistischeres Bild für die Leistung von PV-Modulen unter tatsächlichen Einsatzbedingungen zu geben.
NOCT-Bedingungen sind typischerweise:
- Eine Umgebungstemperatur von 20 Grad Celsius;
- Eine Einstrahlung von 800 Watt pro Quadratmeter auf die Moduloberfläche;
- Eine Windgeschwindigkeit von 1 Meter pro Sekunde am Modul.
Die Unterschiede zwischen STC und NOCT finden Sie in der folgenden Tabelle:
| Testbedingungen | STC | NOCT |
|---|---|---|
| Bestrahlungsstärke | 1.000 W/m2 | 800 W/m2 |
| Temperatur des Solarmoduls | 25 °C | - |
| Umgebungstemperatur | - | 20 °C |
| Luftmasse | 1,5 AM | - |
| Windgeschwindigkeit | - | 1m/s |
Wie unterscheiden sich die Nennleistung und tatsächliche Leistung von Solarmodulen?
Die im Datenblatt angegebene Nennleistung wird in Deutschland nur selten erreicht, denn eine Bestrahlungsstärke von 1.000 Watt pro Quadratmeter Modulfläche kommt nur an klaren Sommertagen zur Mittagszeit vor. Somit ist die tatsächliche Leistung von Solarmodulen in der Regel niedriger als die Nennleistung im Datenblatt.
Die folgende Tabelle zeigt die Auswirkung von verschiedenen Witterungsverhältnissen auf die Leistung von Solarmodulen.
| Wetter | sonnig | leicht bewölkt | bewölkt | stark bewölkt |
|---|---|---|---|---|
| Globalstrahlung | 1000 W/m² | 400 W/m² | 150 W/m² | 50 W/m² |
| Leistung 300 Wp Modul | 300 Watt | 120 Watt | 45 Watt | 15 Watt |
| Leistung 400 Wp Modul | 400 Watt | 160 Watt | 60 Watt | 20 Watt |
| Leistung 500 Wp Modul | 500 Watt | 200 Watt | 75 Watt | 25 Watt |
Wie viel Watt sollte ein Solarpanel für ein Einfamilienhaus haben?
Ein Solarpanel für ein Einfamilienhaus sollte eine Leitung von ca. 400 Watt haben. Dafür eignen sich am besten monokristalline Solarmodule. Sie haben den höchsten Wirkungsgrad und erzeugen den meisten Strom. 400-Watt-Solarmodule sind ideal für die begrenzte Installationsfläche auf Dächern von Einfamilienhäusern.
Wie viel Leistung erzeugt ein Solarpanel pro m²?
Ein Solarpanel erzeugt jährlich 200 bis 230 Watt pro m². Ein Solarmodul mit 400 Watt Leistung ist dabei etwa 1,8 Quadratmeter groß.
Wie viel Watt erzeugt ein Solarmodul pro Stunde?
Im Durchschnitt erzeugt ein Solarmodul circa 0,05 Wattstunden pro Stunde. Dieser Wert schwankt im Laufe eines Tages, sodass zu Mittagszeiten ein Solarmodul bis zu 0,1 Wattstunde pro Stunde erzeugt. In den Früh- und Abendstunden fällt die Stromproduktion geringer aus.
Leistung von Solarpanels im Tagesverlauf
Welche Faktoren haben Einfluss auf die Leistung eines Solarmoduls?
Die Nennleistung eines Solarmoduls ist wenig aussagekräftig. Es handelt sich schließlich um einen Laborwert unter idealen Bedingungen. Deshalb ist es wichtig, auch weitere Faktoren bei der Betrachtung der Leistung eines PV-Moduls zu berücksichtigen.
Wirkungsgrad des Solarpanels
Der Wirkungsgrad eines PV-Moduls gibt an, wie viel der einfallenden Sonnenenergie in Gleichstrom umgewandelt wird. Je höher der Wirkungsgrad, desto höher der PV-Ertrag auf derselben Fläche. Der Wirkungsgrad ist zudem ein Qualitätsmerkmal von Solarmodulen (anders als ihre Größe), denn nur hochwertige Solarzellen erreichen auch hohe Wirkungsgrade.
Die heute am häufigsten verwendeten Solarmodule sind monokristalline Solarmodule. Sie bestehen aus schwarzen, kristallinen Solarzellen. Diese Module sind robust und haben mittlerweile die älteren polykristallinen Solarzellen verdrängt. Im Vergleich zu polykristallinen und Dünnschicht-Solarzellen haben monokristalline Solarmodule einen deutlich höheren Wirkungsgrad.
| Zellentyp | Wirkungsgrad |
|---|---|
| monokristalline Solarzellen | 18 - 24 % |
| polykristalline Solarzellen | 15 - 20 % |
| Dünnschicht-Solarzellen | 8 - 17 % |
Nachfolgend finden sie die Solarmodule mit dem höchsten Wirkungsgrad aus unserem Test.
Platz | Hersteller | Modell | Wirkungsgrad | Modulart |
|---|---|---|---|---|
1 | Luxor | Eco Line N-Type | 23,38% | Monokristallin |
2 | SunPower | MAXEON 6 | 23% | Monokristallin |
3 | Jinko Solar | Tiger Neo N-Type | 22,52% | Monokristallin |
4 | Astronergy | Astro N5 s mono | 22,3% | Monokristallin |
5 | Canadian Solar | TOPHiKu6 | 22,3% | Monokristallin |
6 | REC | REC Alpha Pure | 22,3% | Monokristallin |
7 | Suntech | Ultra V Pro | 22,3% | Monokristallin |
8 | Seraphim | SIV N-TOPCON | 22,28% | Monokristallin |
9 | Luxor | Eco Line | 22,05% | Monokristallin |
10 | Meyer Burger | VG SERIES - HiE | 21,8% | Monokristallin |
Um den Wirkungsgrad und die Leistung der Solarmodule zu steigern, werden zudem verschiedene Technologien entwickelt. Sie erhöhen die Solarpanel-Leistung, indem sie mehr Sonnenstrahlung in Strom umwandeln.
Leistungssteigernde Technologien
Viele monokristalline Solarmodule nutzen die PERC-Technologie, um die Leistung zu erhöhen. PERC steht für "passivierte Emitter- und Rückseitenzelle". Diese Technologie erhöht die Lichtausbeute und verringert die elektrischen Verluste. Sie erhöht den Wirkungsgrad von Solarzellen um bis zu 2%.
Eine Weiterentwicklung der PERC-Technologie sind die TOPCon-Solarzellen. Sie erhöhen den Wirkungsgrad sogar um bis zu 5%. Diese Zellen verwenden eine spezielle Rückseitenpassivierungstechnik mit einer dünnen Oxidschicht, um elektronische Defekte zu minimieren. Außerdem haben sie weniger Metallkontakte auf der Vorderseite, um die Lichtdurchdringung zu verbessern und die Lichtabsorption zu maximieren. Zuletzt sind die Zellen mit Tunneldurchlässen ausgestattet, was den Elektronenfluss optimiert.
Bifacial-Module werden ebenfalls zur Leistungssteigerung eingesetzt. Sie haben auf der Ober- und Unterseite photoaktive Oberflächen, die das reflektierte Sonnenlicht absorbieren. Dies funktioniert jedoch nur, wenn das Licht auch die Rückseite erreicht. Normalerweise haben Aufdachanlagen diesen Vorteil nicht, im Gegensatz zu Carports oder Parkplatzüberdachungen. Sie erhöhen den PV-Ertrag um bis zu 30%.
Bifaziale Module vs. monofaziale Module
Eine weitere leistungssteigernde Technologien sind die Heterojunction-Solarzellen. Der Begriff "Heteroübergang" bezieht sich auf den Übergang zwischen zwei verschiedenen Halbleitern in Heteroübergangszellen. Die Halbleiter unterscheiden sich in Dotierung und Material. Bei Dickschichtmodulen ist ein monokristalliner Siliziumwafer von zwei dünnen amorphen Siliziumschichten umgeben, die bei Dünnschicht-Solarmodulen verwendet werden. Damit erreichen Sie einen Wirkungsgrad von bis zu 24%.
Die Forscher arbeiten zudem an sogenannten Tandem-Solarzellen, die einen Wirkungsgrad von bis zu 30% erreichen können. Allerdings ist diese Zellart noch nicht marktreif.
Größe des Solarmoduls
Ein großes Solarmodul erzeugt mehr Leistung als ein kleineres mit demselben Wirkungsgrad. Allerdings bedeutet größer nicht unbedingt besser. Einige Hersteller, häufig aus Fernost, produzieren übergroße Solarmodule. Diese haben auf dem Papier eine hohe Leistung, nutzen jedoch minderwertige Solarzellen mit niedrigem Wirkungsgrad.
Ein weiteres Problem: Große Solarpanels sind schwer und unhandlich, was die Montage und Installation erschwert. In Deutschland sollten Sie zudem die Vorschriften Instituts für Bautechnik beachten. Gemäß deren Bestimmungen ist die Installation von Solarmodulen über zwei Quadratmetern Fläche auf Dächern mit bis zu 75 Grad Neigung unzulässig, was für fast alle Einfamilienhäuser in Deutschland gilt.
Die untere Grafik zeigt das Verhältnis von Leistung und Größe eines Solarmoduls.
Größe und Leistung von Solarmodulen
Degradation
Die Degradation bei Solarmodulen bezeichnet ihren Leistungsabfall über die Zeit. Sie beeinflusst somit die Lebensdauer und die Leistungsfähigkeit der Solarmodule. Auch wenn kristalline Solarmodule 30 bis 40 Jahre halten, nimmt ihre Leistungsfähigkeit im Laufe der Jahre ab. Hersteller geben eine jährliche Degradation von 0,3 bis 0,5% an.
Wir haben über 70 Solarmodule getestet und uns ihren Leistungsverlust genauer angeschaut. Die besten Solarpanels in dieser Kategorie liefern nach 25 Jahren immer noch über 90% ihrer ursprünglichen Leistung (zum Beispiel Luxor Eco Line, Meyer Burger Glass, REC Alpha). Der Durchschnittswert liegt bei 87,6%.
Interessante Zusatzinformation: Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme beziffert die Degradation von Solarmodulen auf rund 0,15% pro Jahr - also deutlich weniger als die Angaben der Hersteller.
Temperaturbeständigkeit
Solarmodule mögen keine hohen Temperaturen. Besonders bei kristallinen Solarmodulen sinkt die Leistung mit steigender Zelltemperatur. Dieser Leistungsverlust durch Wärme wird durch den Temperaturkoeffizient erfasst. Er gibt an, um wie viel Prozent sich die Ausgangsleistung des Moduls typischerweise bei einer Erhöhung der Zelltemperatur um ein Grad Celsius verringert, und zwar ab einer inneren Zelltemperatur von 25 °C.
Die besten Solarmodule in unserem Test verlieren 0,24% der Leistung mit jedem Grad Celsius über 25 Grad (z. B. Luxor Eco Line, REC Alpha). Der durchschnittliche Temperaturkoeffizient von allen Solarmodulen in unserem Test liegt bei 0,30%.
Wie verhält sich bei diesem Wert die Leistung eines Solarmoduls mit 400 Watt? Das zeigt die folgende Tabelle.
| Temperatur in der Zelle | Temperaturkoeffizient | Nennleistung |
|---|---|---|
| 25 °C | 0,00 % | 400 Watt |
| 30 °C | -1,50 % | 394 Watt |
| 35 °C | -3,00 % | 388 Watt |
| 40 °C | -4,50 % | 382 Watt |
| 50 °C | -7,50 % | 370 Watt |
| 60 °C | -10,50 % | 358 Watt |
| 70 °C | -13,50 % | 346 Watt |
Leistungstoleranz
Die Leistungstoleranz eines Solarmoduls gibt den möglichen Abweichungsbereich der tatsächlichen Modulleistung von der spezifizierten Nennleistung aus dem Datenblatt an. Die meisten Module in unserem Test haben eine Leistungstoleranz von -5%/+5%.
Was bedeutet das in der Praxis?
Ein Solarmodul mit 300 Watt und einer Leistungstoleranz von -5%/+5% wird eine Leistung zwischen 285W und 315W liefern.
Die besten Solarmodule haben eine ausschließlich positive Leistungstoleranz von 0%/+5% (z. B. SunPower MACEON 6 AC, Winaico GEMINI Series).
Neben den inneren gibt es auch einige äußere Faktoren, die die Leistung eines Solarpanels beeinflussen.
Solarstrahlung
Die Solarstrahlung beeinflusst ebenfalls die Leistung von Solarmodulen, denn je mehr Sonneneinstrahlung, desto höher der Ertrag. In Deutschland liegt die Globalstrahlung bei rund 1000 W/m². Somit erzeugen Solarmodule jährlich etwa 1 Wattstunde Strom pro Watt-Peak Nennleistung. Im Umkehrschluss bedeutet das, dass ein 300 Watt PV-Modul 300 und ein 400 Watt PV-Modul 400 Wattstunden Strom pro Jahr erzeugt.
Verschattung
Verschattungen reduzieren die Sonneneinstrahlung und mindern die Leistung von Solarmodulen. Zwar funktionieren Solarmodule auch im Schatten, sie büßen aber bis zu 90% ihrer Leistung ein. Wenn Solarzellen innerhalb eines Solarmoduls verschattet werden, können zudem sogenannten Hotspots entstehen, die das Modul beschädigen können.
Wenn möglich, sollten Sie Verschattungen um jeden Preis vermeiden. Falls das möglich ist, können Sie auch auf Modulwechselrichter oder PV-Optimierer zurückgreifen. Beide können die Leistung der verschatteten Solarmodule steigern.
Ausrichtung
Die höchste Leistung erbringen Solarmodule auf Dächern, wenn sie nach Süden gerichtet sind. Hier ist die Sonnenstrahlung am stärksten und die Solarmodule erzeugen mehr PV-Ertrag. Auch Ausrichtungen nach Südost und Südwest bringen gute Leistungen, wenngleich die Leistung um bis zu 5% geringer ausfällt. Dabei spielt die Dachneigung auch eine wesentliche Rolle in der Leistung von Solarmodulen.
Dachneigung
Die besten Erträge werden in Deutschland bei einer Solarmodul-Neigung von 30° bis 35° erzielt. Eine steilere Neigung ist besser für Module mit Südausrichtung. Bei Ost-West-Ausrichtung wird aufgrund des niedrigen Sonnenstandes am Morgen und Abend ein flacher Winkel empfohlen.
Photovoltaik Neigungswinkel Tabelle
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