Übersicht
Der Wirkungsgrad (η) ist ein zentraler Kennwert einer Solarzelle. Er gibt an, welcher Anteil der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird.
Diese Vergleichstabelle stellt Technologieklassen gegenüber. Konkrete Rekord-Wirkungsgrade und kommerzielle Modulwirkungsgrade sollten mit Zeitstempel aus Primärquellen (z.B. NREL-Chart, Herstellerdatenblatt) übernommen werden.
Verwenden Sie unseren Füllfaktor-Rechner und I-V-Kurven Parameterextraktion, um den Wirkungsgrad Ihrer eigenen Messungen zu berechnen.
Referenztabelle
| Technologie | Material | Rekord η (Labor) (%) | Kommerziell η (Modul) (%) | Typischer FF (%) | Degradation (%/Jahr) | Einordnung (Snapshot) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mono-Si PERC | c-Si | datenstandabhängig | datenblattabhängig | datenblattabhängig | datenstandabhängig | Serienfertigung; Marktanteile datenstandabhängig |
| Mono-Si TOPCon | c-Si (n-Typ) | datenstandabhängig | datenblattabhängig | datenblattabhängig | datenstandabhängig | Serienausbau; Marktanteile datenstandabhängig |
| Mono-Si HJT | c-Si + a-Si | datenstandabhängig | datenblattabhängig | datenblattabhängig | datenstandabhängig | Serienangebote im Ausbau |
| Mono-Si IBC | c-Si (n-Typ) | datenstandabhängig | datenblattabhängig | datenblattabhängig | datenstandabhängig | Spezialisierte Serienangebote |
| Poly-Si BSF | mc-Si | datenstandabhängig | datenblattabhängig | datenblattabhängig | datenstandabhängig | Bestands- und Preisfokus-Segment |
| CIGS | Cu(In,Ga)Se₂ | datenstandabhängig | datenblattabhängig | datenblattabhängig | datenstandabhängig | Spezialisierte Dünnschicht-Anwendungen |
| CdTe | CdTe | datenstandabhängig | datenblattabhängig | datenblattabhängig | datenstandabhängig | Utility- und Großflächen-Anwendungen |
| a-Si | a-Si:H | datenstandabhängig | datenblattabhängig | datenblattabhängig | datenstandabhängig | Spezialisierte Dünnschicht-/Indoor-Anwendungen |
| Perowskit (Einzel) | MAPbI₃ / FAPbI₃ | datenstandabhängig | datenstandabhängig | datenstandabhängig | datenstandabhängig | Pilot- bis Frühkommerzialisierung |
| Perowskit/Si-Tandem | Perowskit + c-Si | datenstandabhängig | datenstandabhängig | datenstandabhängig | datenstandabhängig | Pilot-, Demo- und frühe Serienanläufe |
| GaAs (Einzel) | GaAs | datenstandabhängig | datenblattabhängig | datenblattabhängig | datenstandabhängig | Raumfahrt- und Spezialanwendungen |
| III-V Multijunction | InGaP/GaAs/InGaAs | datenstandabhängig | datenstandabhängig | datenstandabhängig | datenstandabhängig | Raumfahrt-, CPV- und Spezialanwendungen |
| OPV (organisch) | Polymer/Fulleren | datenstandabhängig | datenstandabhängig | datenstandabhängig | datenstandabhängig | Pilot- und Nischenanwendungen |
Hinweise zur Nutzung
1. Laborrekorde sollten mit Zeitstempel aus dem NREL Best Research-Cell Efficiency Chart übernommen werden.
2. Kommerzielle Modulwirkungsgrade, FF und Degradationsangaben sind produkt- und datenblattabhängig und nicht als universelle Einzelwerte zu verstehen.
3. Der Füllfaktor (FF) ist ein Maß für die Qualität der I-V-Kurve. Höhere FF-Werte können bei vergleichbaren Messbedingungen auf geringere ohmsche Verluste und eine robustere Diodencharakteristik hindeuten.
4. Die Degradationsrate gibt den jährlichen Wirkungsgradverlust unter Betriebsbedingungen an. Die tatsächliche Rate hängt von Standort, Moduldesign und Betriebsführung ab.
5. Perowskit-Zellen erreichen in Laborberichten hohe Wirkungsgrade, zeigen aber je nach Stack und Verkapselung weiterhin deutliche Stabilitäts- und Alterungsthemen. Veröffentlichte Pilot- und Frühseriendaten sollten deshalb jeweils mit Datum und Testkontext gelesen werden.
Verwenden Sie unseren Füllfaktor-Rechner für Ihre eigenen Berechnungen.
Häufig gestellte Fragen
Welche Solarzellen-Technologie hat den höchsten Wirkungsgrad?
Je nach Messdefinition und Veröffentlichungszeitpunkt werden in Laborrekord-Übersichten III-V-Multijunction-Zellen häufig an der Spitze geführt. Für planare Anwendungen werden oft Perowskit/Si-Tandem-Rekorde genannt. Im Serienmarkt erreichen moderne kristalline Siliziummodule (z.B. TOPCon/HJT/IBC) typischerweise niedrigere, aber produktseitig besser dokumentierte Wirkungsgrade.
Warum ist der Modulwirkungsgrad niedriger als der Zellwirkungsgrad?
Bei der Verschaltung zur Modulebene treten mehrere Verlustquellen auf: z.B. inaktive Zellabstände, optische Verluste im Frontglas, elektrische Leitungsverluste und Zell-Mismatch. Die relative Größe dieser Beiträge hängt vom Modulaufbau und Messprotokoll ab; deshalb ist die Differenz zwischen Zell- und Moduleffizienz kein fixer Einzelwert.
Was bedeutet die Degradationsrate für die Lebensdauer?
Die Degradationsrate beschreibt die mittlere Leistungsabnahme über die Zeit. Für Lebensdaueraussagen sollten Herstellergarantie, Feldmessungen und die reale Betriebsführung gemeinsam ausgewertet werden; lineare Näherungen sind nur ein vereinfachtes Modell.
Quellen und Referenzen
- NREL — Best Research-Cell Efficiency Chart
- Fraunhofer ISE — Photovoltaics Report
- IEC 61215-2 — Terrestrial photovoltaic modules (design qualification and type approval)
- Herstellerdatenblätter der konkret eingesetzten Module (inkl. STC-Definition, FF und Temperatur-/Degradationsangaben)