Halbierte Solarzellen sind effizienter und liefern mehr Strom
Halbiert man die Größe von Solarzellen, steigt ihre Effizienz: Auf diesen simplen und effektiven Trick kamen Fraunhofer-Forscher aus Halle. Ein Modul mit 144 Halbzellen liefert demnach fünf Prozent mehr Strom als eines mit 72 Vollzellen. Für große Solarparks könnte dieser Trick ein Goldschatz sein.
Ein Nanosekundenlaser ritzt die Rückseite der Solarzellen ein, sodass eine Sollbruchstelle entsteht. Anschließend werden die halbierten Zellen automatisch verlötet.
Foto: Fraunhofer CSB
Der Wirkungsgrad der Solarzellen steigt immer weiter. Wenn sie allerdings in Module gepackt, verdrahtet, mit eine Glasscheibe abgedeckt und die Ränder schließlich abgedichtet werden, geht eine Menge an Leistung verloren. Wegen der Kontaktierung werden kleine Flächen von der Sonne nicht mehr erreicht, und im Inneren der relativ großen Zellen gibt es relativ große elektrische Widerstände.
Halbierung der Solarzellen führt zu fünfprozentiger Leistungssteigerung
Groß ist nicht immer gut, sagten sich Wissenschaftler am Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (CSP) in Halle an der Saale. Ihre Kalkulation: Wenn die Zellen halbiert werden, reduziert sich in gleichem Maße die Stromstärke in den Zellen selbst und in den Drähten, die sie miteinander verbinden. Bei gleichbleibendem elektrischen Widerstand sinken parallel dazu die Verluste. Der Effekt lässt sich noch verbessern, indem besonders widerstandsarme Werkstoffe für die Verdrahtung eingesetzt werden.
Ein Servicetechniker arbeitet in Ronneburg an den Solarmodulen in einem Solarpark, errichtet vom Unternehmen juwi Solar. Gerade bei solchen Großanlagen würde sich eine fünfprozentige Leistungssteigerung pro Modul auszahlen.
Quelle: dpa/Martin Schutt
Tatsächlich erreichten die Haller Forscher ihr Ziel: 330 Watt liefern die 144 Halbzellen in einem Modul, das sie im Juni 2014 auf der Fachmesse Intersolar in München vorstellen. Ein Referenzmodul mit 72 Vollzellen kommt nur auf 315 Watt. Damit verbuchen die Haller eine Leistungssteigerung um fast fünf Prozent.
Laser ritzt Solarzellen an
„Im nächsten Schritt werden wir den Prozess der Zellteilung weiter verbessern, um elektrische und mechanische Schädigungen beim Teilungsprozess besser zu verstehen, damit zu minimieren und die Umsetzung in die Fertigung voranzutreiben“, sagt Jens Schneider, Leiter der Modultechnologie am CSP. Tatsächlich nehmen die Zellen bei der Halbierung Schaden. Sie werden auf der Rückseite mit einem extrem schnell gepulsten Nanosekundenlaser angeritzt – ähnlich wie es Glaser mit dem Glasschneider machen. Nach deren Vorbild wird die Zelle dann einfach auseinandergebrochen. CSP-Chef Professor Jörg Bagdad ist sich sicher, dass die Industrie diese Technik schnell übernimmt. Immerhin reduziert sie unter anderem den Platzbedarf für Solarkraftwerke.
Zellen werden in Module gepackt, um sie vor Umwelteinflüssen zu schützen und die Montage zu erleichtern. Gängige Module bestehen aus 72 Zellen, die jeweils zwei Ausgänge für den produzierten Strom haben. Diese werden im Modul miteinander verdrahtet, sodass sich die 144 Ausgänge auf zwei reduzieren.
Das CSP ist eine Gemeinschaftseinrichtung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme in Freiburg und des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik in Halle an der Saale.
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