Arten Von Solarzellen; Degradation Und Recycling - Brick'r'knowledge 70601.432.005 Bedienungsanleitung

Arten von Solarzellen

Nun gibt es noch eine weitere Unterscheidung verschiedener Silizium Solarzellen: Es kommt auch auf den Kristallaufbau an! Unser Solar
Modul besteht aus monokristallinen Zellen. Man stellt sie aus Wafern her, so werden einkristalline Silizium Scheiben genannt. Das Wort
"mono" bezieht sich darauf, dass die Scheiben überall die gleiche Kristallorientierung aufweisen, daher sehen sie "einfarbig" aus.
Außerdem gibt es polykristalline Zellen, diese sind verbreiteter, da sie auch preiswerter sind. Sie haben nicht überall die gleiche Kristallori-
entierung und sehen deshalb "gemustert" aus. Amorphe Zellen haben einen sehr geringen Wirkungsgrad, eignen sich aber dafür sehr gut
für Taschenrechner oder Uhren, da sie Vorteile bei wenig Licht bieten.
Elektrische Kennlinien
Natürlich ist es wichtig zu wissen, wie leistungsstark, hochwertig und langlebig ein Solarmodul ist. Dafür gibt es die so genannten
elektrischen Kennlinien, die ein Modul klassi zieren. Wenn man das Brick'R'knowledge Solar Modul umdreht, ndet man auch einige
dieser Daten.
Pm = 15W = Maximale erzielbare Leistung in standardisierten Bedingungen.
Vmp = 18V = Spannung im bestmöglichen Betriebspunkt.
Imp = O,822 A = Strom im Betriebspunkt mit maximaler Leistung.
Voc = 21,6V = Leerlaufspannung.
Isc = 0,916A = Kurzschlussstrom.
Die Kennlinie hängt auch von der Verschaltung der Solarzellen ab. Hohe Ef zienz wird beispielsweise durch Verschaltung möglichst
gleichartiger Solarzellen ermöglicht. Die (Spitzen-) Nennleistung wird meist in Wp (Watt Peak) angegeben. Bei unserem Solar Modul
liegt die (Spitzen-) Nennleistung bei 15W. Dieser Wert ist allerdings fast nur erreichbar bei Laborbedingung (STC= Standard Test
Conditions). Die STC Konditionen sind auch auf dem Brick'R'knowledge Modul angegeben. Bei STC Bedingungen beträgt die Lichtein-
2
strahlung 1000W/m, die Zelltemperatur 25°C, der Einstrahlungswinkel 90° und das Lichtspektrum AM 1,5. AM bedeutet Air mass
(auf deutsch Luftmasse) und ist das relative Maß für die Länge des Weges, den das Licht eines Himmelskörpers (zum Beispiel die Sonne)
durch die Erdatmosphäre bis zum Erdboden zurücklegt. Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis der von der Solarzelle erzeugten elektri-
schen Leistung und der Leistung der einfallenden Strahlung der Sonne.
Wenn man also eine elektrische Leistung von 300W hat und die Leistung der einfallenden Strahlung bei 1500W liegt, ergibt sich folgende
Gleichung:
Dieses Modul hat also einen Wirkungsgrad von 20%.
Watt ist die Einheit der Leistung. Leistung ist de niert als Energieumsatz pro Zeitspanne. Die Einheit Watt ist benannt nach James Watt.
Er ist bekannt für seine Verbesserung des Wirkungsgrades bei Dampfmaschinen. Ein hoher Wirkungsgrad ist immer erstrebenswert, da er
zu einer größeren Ausbeute an elektrischem Strom führt, obwohl die Lichtverhältnisse und die Fläche der Solarzellen gleich sind.

Degradation und Recycling

Degradation ist die altersbedingte Änderung der Parameter von Halbleiterbauteilen. Bei Solarzellen ist es der Rückgang
des Wirkungsgrades im Laufe der Zeit, zum Beispiel ein Verlust von 11% innerhalb von 25 Jahren. Im Weltraum passiert
die Degradation schneller, weil die Strahlung höher ist. Meistens geht der Wirkungsgrad aber schon früher zurück, zum
Beispiel durch Verschmutzung der Gläser. Aber selbst wenn ein Solar Modul irgendwann nicht mehr funktioniert, kann
es bis zu 95% recycelt werden. Bei einer Temperatur von circa 600°C werden die im Modul vorhandenen Kunststoffe
verbrannt. Zurück bleiben dann noch Glas, Metall, Füllstoffe und die Solarzellen. Die Glas- und Metallreste werden direkt
an Recyclingbetriebe weitergegeben. Durch einen chemischen Prozess namens Ätzen werden die Ober ächenschichten
von der Solarzelle gelöst. Aus dem nun gewonnen Silizium der Solarzelle können wieder neue Solarzellen hergestellt
werden. Das Recyceln verbraucht sogar weniger Energie, als wenn man eine neue Solarzelle herstellt.
16
P elektrisch
=
P Licht
300W
20%
=
1500W
. m 2
kg
1W 1
=
3
s