Erneuerbare Energien bei Google bevorzugen
Derzeit haben sich zwei Zelltechnologien herauskristallisiert, die für Solarmodule verwendet werden. Die Topcon-Zellen sind mit einer speziellen Nanoschicht ausgestattet, die den Transport der Elektronen aus dem Halbleiter beschleunigt. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad erheblich. Die Backcontact-Zellen (BC-Zellen) sind – wie der Name schon andeutet – auf der Rückseite kontaktiert. Dadurch bleibt die volle Fläche auf der Vorderseite frei, um Photonen einzusammeln. Auch dies erhöht den Wirkungsgrad.
Technologien genauer analysiert
Den Planern und Installateuren stellt sich dann die Frage: Welche Technologie ist besser? So wird de BC-Technologie nachgesagt, bei Verschattungen stabilere Leistungen zu bringen. Doch dabei muss das Verschattungsmuster der geplanten Installation tatsächlich genau die Bedingungen entsprechen, unter denen diese Vorteile zum Tragen kommen.
So haben sich die Forscher von Trina Solar und der Universität Nanchang genauer angeschaut, unter welchen Bedingungen die BC-Module besser auf Verschattungen reagieren. Das Ergebnis zeige, dass die BC-Module mehr Leistung als Topcon-Module liefern, wenn drei oder weniger Zellen innerhalb eines Teilstrangs, also innerhalb des Moduls, verschattet sind. Sobald vier oder mehr Zellen betroffen sind, gehe dieser Vorteil praktisch gegen Null, teilt Trina Solar mit. Dann haben beide Technologien ungefähr den gleichen Leistungsverlust, der bei rund 50 Prozent liegt. Dann in diesem Fall wird der betroffene Teilstrang von der Bypass-Diode überbrückt.
BC bei kleinen Verschattungen vorteilhaft
Aus den Ergebnissen können Planer und Installateure die für das jeweilige Projekt passende Modultechnologie auswählen. Denn damit wird klar, dass die Größe und Form des Schattens ebenso entscheidend sind wie die Tatsache, dass das Modul überhaupt verschattet ist.
Europäische Produktion wieder aufbauen
Bei der Untersuchung der Verschattungsverluste eines Moduls haben die Forscher die Paneele unter Standardtestbedingungen die beschattete Fläche einzelner Zellen schrittweise vergrößerten. Dadurch konnten sie sich langsam der Grenze annähern, an der die Verschattungsvorteile der BC-Module nicht mehr nachweisbar sind. Konkret bleibt der Vorteil von BC-Modulen nur so lange bestehen, wie die Anzahl der beschatteten Zellen unterhalb des Punktes bleibt, an dem die Bypass-Diode aktiviert wird.
Das bedeutet, wenn ein Blatt oder Vogelkot oder eine andere Verschmutzung auf dem Modul nur eine oder zwei Zellen betrifft, erleidet das BC-Modul weniger Leistungsverluste als das Topcon-Modul. Wirft jedoch ein Schornstein, ein Entlüftungsrohr, eine Antenne oder ein nahegelegener Baum Ast einen Schatten, der vier oder mehr Zellen innerhalb eines Teilstrings betrifft, bietet ein BC-Modul keinen Leistungsvorteil mehr.
Ab vier verschatteten Zellen schwindet der Vorteil
Die Forscher führen dies auf das elektrische Verhalten der Zellen und der Bypass-Dioden des Moduls zurück. BC-Zellen gehen typischerweise bei etwa minus fünf Volt in einen sanften Sperrbetrieb (Reverse-Breakdown) über. Dadurch kann die verschattete Zelle bei leichter Teilverschattung weiterhin Strom führen. Die Bypass-Diode wird noch nicht aktiviert. Das geschieht erst bei einer deutlich höheren Sperrspannung von etwa minus 15 Volt. Damit müssen mehr als drei Zellen im BC-Modul verschattet sein, damit die Bypass-Diode aktiviert und der betroffene Teils des Zellstring des Moduls umgangen wird.
Modulpreise bleiben stabil – Speicherpreise könnten leicht steigen
Die Wissenschaftler argumentieren, dass die kleinen Verschattungen wie Blätter und anderen Verschmutzungen nur eine geringe Rolle über die gesamte Betriebsdauer eines Solarmoduls spielen. Viel relevanter für den Ertrag sind Schwachlichtsituationen durch Bewölkung, diffuses Licht oder Dämmerung. Hier habe die Topcon-Technologie ihre Stärken.
Hilfe für Planer und Installateure
Mit der Studie wolle Trina Solar nicht eine Technologie gegen die andere als Bessere zu bewerten. Vielmehr ist sie als Hilfe für die Planer und Installateure gedacht, um zu bestimmen, wann die Vorteile der BC-Technologie hinsichtlich der Verschattung tatsächlich relevant sind. Hinsichtlich der Modulauswahl und der Systemauslegung ist es deshalb wichtig zu wissen, ob es im Laufe des Betriebs zu einer leichten, punktuellen Verschattung etwa durch den Rand eines Schornsteins kommt. Dann ist die BC-Technologie die richtige Wahl. Denn diese kann dann einen messbaren Vorteil bieten.
Sollte es zu größeren Verschattungen oder in Freiflächenanlagen zu gegenseitigen Verschattungen der Module kommen, sehen die Forscher die Topcon-Technologie im Vorteil.
Modulauswahl folgt dem Verschattungsmuster
Daraus lasse sich nicht ableiten, dass die eine Technologie die andere grundsätzlich ersetzen sollte. Vielmehr solle die Modulauswahl bei dem Verschattungsmuster ansetzen, das der Installateur am jeweiligen Standort tatsächlich erwartet. „Installateure sollten sich also nicht nur fragen, welche Module theoretisch bei Verschattung bessere Leistungen bringen können, sondern vielmehr, welcher Art von Verschattung die Anlage tatsächlich ausgesetzt sein wird“, resümiert Klaus Hofmeister, Produktmarketingmanager bei Trina Solar, die Ergebnisse.
Trina Solar verfolge grundsätzlich die Entwicklung beider Technologien. Derzeit konzentriert sich das Unternehmen mit seinen Vertex-Modulen primär auf die Topcon-Technologie. Doch entwickelt Trina Solar mit der THBC‑Serie auch an BC‑Modulen. Hier steht hauptsächlich die Ästhetik im Vordergrund.
