Solarzelle
Halbleiterbauelement, meist ein dotierter Siliziumwafer mit Metallkontakten, das Sonnenlicht über den photovoltaischen Effekt direkt in Gleichstrom umwandelt.
Die Solarzelle ist die Grundeinheit eines PV-Moduls. Kommerzielle Zellen werden aus Siliziumwafern gefertigt, heute meist in den Formaten M10 (182 mm) und G12 (210 mm), und in der Regel per Laser in Halb- oder Drittelzellen geteilt, um ohmsche Verluste zu senken. Eine einzelne Siliziumzelle liefert eine Leerlaufspannung von etwa 0,65–0,75 V; deshalb sind in einem Modul 54 bis 72 Vollzellen-Äquivalente in Reihe geschaltet.
Dabei ist G die Einstrahlung (1.000 W/m² unter STC), A die Zellfläche und FF der Füllfaktor, bei guten Siliziumzellen typischerweise 0,80–0,85. In der Massenfertigung lagen die Zellwirkungsgrade 2024–2025 laut ITRPV-Roadmap bei rund 23 % für PERC und 24,5–26 % für TOPCon und Heterojunction. Laborrekorde für Silizium liegen über 27 % (Rückkontaktzellen, LONGi 2024–2025), nahe an der theoretischen Grenze für Silizium von etwa 29,4 %.
Der Modulwirkungsgrad liegt 1–3 Prozentpunkte unter dem Zellwirkungsgrad, wegen der Lücken zwischen den Zellen, der Rahmenfläche und optischer Verluste an Glas und Einbettungsfolie.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Photovoltaischer Effekt
Entstehung von Spannung und Strom in einem Halbleiterübergang, wenn er Photonen absorbiert, deren Energie über der Bandlücke des Materials liegt.
- Monokristallines Silizium
Silizium, das als durchgehender Einkristall gezogen wird, meist nach dem Czochralski-Verfahren; der Wafertyp mit dem höchsten Wirkungsgrad, der die Photovoltaik heute dominiert.
- PERC (Passivated Emitter and Rear Cell)
Zellkonzept aus Silizium mit einer passivierenden dielektrischen Schicht auf der Rückseite: Sie senkt die Rekombination und wirft Licht in die Zelle zurück.
- TOPCon
Tunnel Oxide Passivated Contact: n-Typ-Siliziumzelle, deren Rückseite über ein ultradünnes Oxid und eine dotierte Polysiliziumschicht Strom mit minimaler Rekombination abführt.
- Heterojunction-Solarzelle (HJT)
Zelle, bei der ein n-dotierter kristalliner Siliziumwafer zwischen hauchdünnen Schichten aus amorphem Silizium liegt; liefert sehr hohe Spannung und hat einen niedrigen Temperaturkoeffizienten.
- Kilowatt-Peak (kWp)
Die DC-Nennleistung eines PV-Moduls oder Generators unter Standardtestbedingungen; die übliche Einheit für installierte Solarleistung.