Der Wirkungsgrad einer Photovoltaik Anlage hängt von der Art der Solarzelle ab. Im Jahr 2000 konnte ein Standard Solarmodul eine Leistung von 130 Wattpeak je m² erreichen. Im Vergleich dazu, bringen Solarmodule seit dem Jahr 2020 eine Leistung von 200 Wattpeak je m² mit sich.
Die Leistung stieg dabei von einer Solarmoduleinheit im Jahr 2000 mit 80 Wattpeak auf 320 Wattpeak im Jahr 2020. Größere Module können auch eine Leistung von 500 Wattpeak erreichen. Durch neuere Wechselrichtertechnologien konnte der Wirkungsgrad, in den Jahren von 2000 – 2020, von 80 auf 99 Prozent erhöht werden, was zu einem gesteigerten Ertrag von 20 Prozent führt.
Solarmodule unterscheiden sich hauptsächlich durch die verbauten Solarzellen. So können Monokristalline Silizium Module heute einen Wirkungsgrad von 20 - 22 Prozent erreichen. Auch bei Multikristallinen Silizium Modulen, lässt sich mit 19 - 21 Prozent stand 2020 (11 - 13 Prozent im Jahr 2000), sowie den Dünnschichtmodulen mit 11 - 13 Prozent stand 2020 (6 - 8 Prozent im Jahr 2000), eine Effizienzsteigerung beobachten.
Da bei aktuellen marktüblichen Modulen lediglich ein Absorbermaterial, welches nur einen begrenzten Wellenlängenbereich des Lichtes in Strom umwandelt, verwendet wird, ist der maximal erreichbare Wirkungsgrad auf ca. 30 Prozent begrenzt.
Einen Sprung der Effizienz versprechen die sogenannten Tandemzellen. Diese kombinieren mehrere Absorbermaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften. Auch die Verwendung neuer Materialien wie Perowskite steigern die Leistungsfähigkeit von PV-Modulen.
Das Frauenhofer Institute für Solare Energiesysteme ist das führende Forschungsinstitut im Bereich der Tandemmodule. Dem Forschungsteam gelang unter Laborbedingungen bereits im Jahr 2022 ein Wirkungsgrad von 47,6 Prozent.
Aber auch andere Faktoren haben Einfluss auf den Wirkungsgrad der Photovoltaikanlage, wie zum Beispiel die Temperatur. So ist die Leistung bei einer kühlen Anlage höher als bei einer warmen Anlage. Ebenso spielt auch die Sonneneinstrahlung eine wichtige Rolle, die Anteile der Sonnenenergie, welche nicht in der Solarzelle in Strom umgewandelt werden, bleiben als Wärme zurück und heizen die Photovoltaikanlage auf.
Schmutz und Verunreinigungen auf der Anlage können ebenfalls zu einer geminderten Leistung führen, da die Sonneneinstrahlung beeinträchtigt wird. Auch die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom kann zu einem Energieverlust führen.
Zu beachten ist auch, dass der Wirkungsgrad bei einer angenommenen Lebensdauer von 20 – 25 Jahren aufgrund der Degradation 10 bis 20 Prozent abnimmt.
Es zeigt sich, dass die Entwicklungen im Bereich der Solarmodule und Wechselrichter stetig zu Effizienzsteigerungen geführt hat und die Potenziale noch nicht ausgeschöpft sind. Bei Neuanlagen profitiert man daher von der deutlich gesteigerten Effizienz, kann jedoch nicht mehr von den hohen Einspeisevergütungen von vor 15 Jahren profitieren. Auf der anderen Seite steht heute der Eigenverbrauch im Vordergrund. Es ist daher immer genau zu betrachten, ob sich der Austausch einer vorhandenen Anlage gegen eine neue Anlage rentiert.
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