Teile / Funktion einer Photovoltaikanlage
Solarzellen - Module - Generator
Der Generator einer PV-Anlage besteht aus mehreren PV-Modulen. PV-Module bestehen aus einzelnen Solarzellen und sind miteinander verbunden. Es gibt verschiedene Arten von Solarzellen die sich im Aufbau und in Effizienz unterscheiden.
Kristalline Siliziumzellen haben einen Marktanteil von über 80 %. Monokristalline Solarzellen haben einen höheren Wirkungsgrad, sind aber in der Erzeugung deutlich energieintensiver als polykristalline Module und dadurch auch teurer.
Dünnschichtzellen sind etwa um den Faktor 100 dünner als kristalline Siliziumzellen und entsprechend günstiger herzustellen. Weitere Vorteile der Dünnschichtzellen sind ein besseres Schwachlichtverhalten, höhere Toleranz gegenüber Verschattung und geringere Leistungseinbußen bei hohen Temperaturen. Demgegenüber steht derzeit noch der geringere Wirkungsgrad bzw. der sich daraus ergebende hohe Platzbedarf je kWp.
Ausblick: Wissenschaftler arbeiten an der Entwicklung von Solarzellen aus organischen Kunststoffen. Der Wirkungsgrad und die Haltbarkeit sind derzeit die Hauptprobleme. Die Herstellungskosten liegen aber deutlich unter bisherigen Kosten für Solarzellen, und der Anwendungsbereich würde wesentlich breiter sein. Organische Photovoltaik ist transparent, biegsam und dünn wie Kunststoff-Folien, und Fenster könnten beispielsweise vollständig damit beschichtet werden.
Die folgende Tabelle gibt den Modulwirkungsgrad* und Flächenbedarf für ein kWp wieder:
| Zellenart | Technologie | Modulwirkungsgrad | Benötigte Fläche je kWp |
| Kristalline Silliziumzellen |
Silizium-Hochleistungszellen Monokristalline Module Polykristalline Module |
16 - 18 % 11 - 16 % 10 - 15 % |
5 - 6 m² 6 - 9 m² 7 - 10 m² |
| Dünnschichtzellen | Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) Cadmiumtellurid (CdTe) Mikromorphes Silizium Amorphes Silizium |
6 - 11 % 6 - 11 % 7 - 12 % 4 - 7 % |
9 - 17 m² 9 - 17 m² 8,5 - 15 m² 15 - 26 m² |
*Der Zellenwirkungsgrad unter idealen Laborbedingungen ist deutlich höher. Der aussagekräftigere Wert ist der Modulwirkungsgrad unter realen Bedingungen.
Wechselrichter
Der Wechselrichter ist das Herzstück einer PV-Anlage und wandelt den erzeugten Gleichstrom in netztauglichen Wechselstrom um. Der Wechselrichter optimiert den Ertrag und erfasst die Betriebsdaten. Bei Störung der Anlage oder Netzausfall schaltet der Wechselrichter die Anlage ab.
Montagearten
Die höchsten Erträge werden bei verschattungsfreier Südausrichtung und einer Neigung von 25 - 40 ° erreicht. Grundsätzlich ist auf eine ausreichende Hinterlüftung der Module zu achten.
Bei bestehenden Gebäuden ist eine Auf- bzw. Flachdachmontage die häufigste Anwendungsform. Im Neubaubereich findet auch die Indach-Montage oder fassadenintegrierte Montage vermehrt Anwendung. Sonderformen wie Solardachziegeln haben eine untergeordnete Bedeutung.