Eine der wichtigsten Fragen, die bei der Planung und Anschaffung einer PV-Anlage geklärt werden muss, ist: „Welche Solarzellen bieten die beste Leistung?“. In erster Linie gilt es hier jedoch zu entscheiden, ob Dickschicht Solarzellen oder doch Dünnschicht Solarzellen eingesetzt werden sollten.
Bei privaten PV-Anlagen werden in der Regel hauptsächlich Dickschicht Solarzellen aufgrund des höheren Wirkungsgrades eingesetzt. Dünnschicht Solarzellen werden nur in seltenen Fällen gewählt. Warum das so ist und welche Vor- und Nachteile Dünnschicht Solarzellen aufweisen, wird in diesem Beitrag erklärt.
Was ist der Unterschied zwischen Dünnschicht Solarzellen und Dickschicht Solarzellen?
Die herkömmlichen Dickschicht Solarzellen, die auf den Hausdächern vorzufinden sind, enthalten Polykristalline oder Mono Solarzellen aus Silizium. Die Solarzellen weisen eine Dicke von rund 0,2 mm auf, die mittels Glasscheiben, Folie und durch einen starken Rahmen geschützt sind. Aus diesem Grund sind diese Solarzellen sehr gut vor äußeren Einflüssen abgeschirmt und entsprechend widerstandsfähig. Das Gewicht von rund 20 Kilogramm und mehr ist dadurch als hoch zu bezeichnen.
Die Dünnschicht Solarzellen hingegen werden komplett anders aufgebaut. In der Regel bestehen sie aus einem glasartigen, nicht kristallinen Silizium oder anderen Materialien, die als Halbleiter dienen.
Zum Beispiel kommen hier zum Einsatz:
- Cadmiumtellurid
- Kupfer-Indium-Gallium-Diselenide
- Kohlenwasserstoffverbindungen
Die Besonderheit einer Dünnschicht Solarzelle ist die Möglichkeit, das Sonnenlicht auf beiden Seiten der Solarzelle aufnehmen zu können. Dies wird verbessert, je besser die Dachfläche reflektiert. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad der Solarzellen enorm. Sie erreichen jedoch trotzdem nicht den Wirkungsgrad einer Dickschicht Solarzelle.
Die Herstellung der Dickschicht Solarzellen
Im Gegensatz zu den Dickschicht Solarzellen, bei denen kristallines Silizium aufwendig in absolut reiner Umgebung geschnitten werden muss, werden Dünnschicht Solarzellen einfach auf Trägermaterial gesprüht oder aufgedampft. Als Trägermaterial dienen hier zum Beispiel Kunststofffolie, Glas oder aber ausgewählte Metalle. Das Trägermaterial weist hier eine Dicke von lediglich 1 bis 5 Mikrometer auf. Ein Mikrometer ist der millionste Teil von einem Meter.
Durch dieses Herstellungsverfahren ist eine Dünnschicht Solarzelle rund 100-mal dünner als herkömmliche Dickschicht Solarzellen. Zudem benötigen sie keinen festen Rahmen, wodurch das Gewicht nur rund 10 Kilogramm beträgt. Dünnschicht Solarzellen sind in biegsamer und starrer Form erhältlich, wodurch die Gestaltungsmöglichkeiten bei der Montage flexibler werden. Zusätzlich sind sie durch ihre einheitlich gefärbte Oberfläche und den fehlenden Rahmen kaum sichtbar. Dadurch trägt ihr ästhetisches Erscheinungsbild in jedem Gebäude positiv bei.
Hinweis: In der Funktionsweise besteht zwischen einer Dünnschicht Solarzelle und der Dickschicht Solarzelle kein wesentlicher Unterschied.
Die Vor- und Nachteile der Dünnschicht Solarzellen
Bevor man über die Anschaffung von Dünnschicht Solarzellen nachdenkt, ist es empfehlenswert, deren Vor- und Nachteile genauer zu betrachten. Obwohl in der Regel Dickschicht Solarzellen installiert werden, bedeutet das nicht, dass Dünnschicht Solarzellen für die private Nutzung ungeeignet wären. Es gilt jedoch zu beachten, dass sie nur dann wirtschaftlich genutzt werden können, wenn einige Voraussetzungen gegeben sind.
Im Folgenden einige Faktoren im Überblick, die eine große Rolle spielen.
Die Kosten der Dünnschicht Solarzellen
Generell ist zu sagen, dass die Kosten der Solarzellen in den letzten Jahren gesunken sind. Dadurch wurde die private Nutzung von PV-Anlagen generell für jedermann erschwinglich. Dünnschicht Solarzellen sind jedoch durch ihr Herstellungsverfahren zwischen einem Drittel bis zur Hälfte günstiger als Dickschicht Solarzellen.
Dieser Vorteil ist als gering zu betrachten, wenn es um die Effizienz und Lebensdauer der Dünnschicht Solarzellen geht. Diese ist deutlich geringer.
Die Effizienz der Dünnschicht Solarzellen
Das wohl größte Argument, das gegen die Dünnschicht Solarzellen spricht, ist der geringe Wirkungsgrad gegenüber den Dickschicht Solarzellen. Dünnschicht Solarzellen erreichen nur rund 10 bis 13 Prozent Wirkungsgrad. Dickschicht Solarzellen hingegen erzielen einen Wirkungsgrad von bis zu 22 Prozent. Daraus folgt, dass die Dünnschicht Solarzellen bei der gleichen Dachfläche eine deutlich geringere Leistung erwirtschaften. Da bei privaten Wohngebäuden in der Regel nur eine begrenzte Dachfläche genutzt werden kann, stellt dies den Hauptgrund dar, warum Dickschicht Solarzellen verwendet werden.
Weniger wichtig ist der niedrigere Wirkungsgrad der Dünnschicht Solarzellen, wenn diese auf großen Freiflächen oder gewerblich genutzten Flächen geht. Bei großen PV-Anlagen spielt weniger die Fläche, sondern die Kosten eine wichtige Rolle. Werden hier Dünnschicht Solarzellen eingesetzt, fallen die Kosten um einiges niedriger aus.
Die Leistung bei ungünstigen Lichtverhältnissen und Dünnschicht Solarzellen
Den besten Ertrag erzielen Dickschicht Solarzellen bei intensiver Direkteinstrahlung. Dünnschicht Solarzellen hingegen können auch bei ungünstigen Lichtverhältnissen einen guten Ertrag erbringen. Sie eignen sich daher besonders gut bei Dachflächen, die von der Idealausrichtung stark abweichen.
Die Lebensdauer von Dünnschicht Solarzellen
Alle Arten von Solarzellen verlieren im Laufe der Jahre an Leistung. Dieser Vorgang ist normal und wird bei der Berechnung des zu erzielenden Leistungsertrages bereits einkalkuliert. Dünnschicht Solarzellen weisen jedoch gesamt gesehen eine kürzere Lebensdauer als Dickschicht Solarzellen auf. Bei Dickschicht Solarzellen wird derzeit von den Herstellern eine Lebensdauer bis zu 30 Jahren gewährt.
Die Umweltfreundlichkeit der Dünnschicht Solarzellen
Im Grunde genommen sind sowohl Dickschicht- sowie Dünnschicht Solarzellen als nachhaltig zu bezeichnen. Der Grund hierfür ist, dass der Strom, der zur Herstellung genutzt wird, in kurzer Zeit von den Solarzellen wiederhergestellt werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Solarzellen ist ihre Recyclingfähigkeit. Der Großteil der verwendeten Materialien kann somit wiederverwendet werden. Bei den Dünnschicht Solarzellen ist jedoch hochgiftiges Cadmiumtellurid enthalten, das dem Menschen schaden kann.
Die Montage und Wartung der Dünnschicht Solarzellen
Gegenüber der Dickschicht Solarzellen sind Dünnschicht Solarzellen deutlich empfindlicher. Aus diesem Grund muss die Montage mit größter Vorsicht durchgeführt werden.
Die Wartung der Dünnschicht Solarzellen hingegen ist einfacher gegenüber den Dickschicht Solarzellen. Der Grund ist der fehlende Rahmen an den Solarzellen, der das Festsetzen von Staub und Schmutz fördert. Hartnäckige Ablagerungen entstehen seltener, wodurch eine Reinigung in längeren Abständen erfolgen kann.
Fazit
Grundsätzlich werden zum größten Teil die Dickschicht Solarzellen auf Hausdächern installiert. Der Grund hierfür ist der höhere Wirkungsgrad. Dünnschicht Solarzellen bieten jedoch trotzdem einige Vorteile wie zum Beispiel ihre geringeren Kosten. Aufgrund der niedrigeren Leistungen sind sie in den meisten Fällen nicht wirtschaftlich genug für private PV-Anlagenbetreiber.
Sie eignen sich jedoch hervorragend, wenn:
- die Ausrichtung der Dachflächen stark von der Ideallinie abweichen
- die Lichtverhältnisse ungünstig oder unstet sind
- eine sehr große Dachfläche zur Verfügung steht
- die Dachflächen keine hohe Belastung tragen können
Es ist auf jeden Fall empfehlenswert, die Solarzellen mit einem Fachmann zu planen, um Verluste zu vermeiden.
