PV-Lexikon

In unserem PV-Lexikon erklären wir Ihnen alles, was Sie über Photovoltaik wissen sollten. Von A bis Z.

AC steht für engl.: alternating current, auf Deutsch: Wechselstrom

Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom (DC) der Module in Wechselstrom (AC) um. Erst dadurch ist die Einspeisung in das öffentliche Stromnetz möglich.

Werden Solarmodule elektrisch zusammengeschaltet, so entsteht ein Solargenerator.

Der Solargenerator erzeugt Gleichstrom (DC / engl.: direct current). Der Strom fließt über die Verbindungskabel zum Wechselrichter. Nachdem der Gleichstrom vom Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wurde, kann dieser in das öffentliche Netz eingespeist werden. Auf dem Weg in das Stromnetz durchläuft der so erzeugte Strom einen geeichten Einspeisezähler, so dass die Strommenge erfasst werden kann.

Bei der Aufdachmontage wird die Dachhaut nicht verändert. Die Solarmodule werden auf (über) die Dachhaut (z.B. Ziegeleindeckung) mit einem Befestigungssystem montiert. Die Schutzfunktion der Dacheindeckung wird nicht zerstört.

Siehe auch die Alternative Indachmontage.

Photovoltaikanlagen können zurzeit linear oder degressiv abgeschrieben werden.

Die Abschreibungsdauer beträgt nach AfA-Tabelle 20 Jahre. Des Weiteren gibt es seit 2007 die Möglichkeit in den ersten fünf Jahren eine Sonderabschreibung durchzuführen. In der Regel werden die Photovoltaikanlagen linear zu 5 % abgeschrieben.

Siehe Verschattung.

Die in der Photovoltaik entscheidende Form der Absorption ist die Lichtabsorption, die einen Spezialfall darstellt. Sie ist eine physikalische Wechselwirkung bei der das Licht seine Energie an die Materie abgibt.

Der Fachbegriff für die Alterung von Solarzellen lautet Degradation. Auch nach 20 Jahren ist der Wirkungsgrad von mono- und polykristallinen Modulen noch bei über 90 % der ursprünglichen Nennleistung.

Die Verschmutzung der Module spielt häufig eine größere Rolle.

Die Antireflexschicht ist eine sehr dünne transparente Schicht die Refextionsverluste reduziert und den Wirkungsgrad dadurch verbessert. Das Licht das auf das Modul trifft soll durch die Antireflexschicht besser absorbiert werden.

Die energetische Amortisationszeit einer netzgekoppelten Photvoltaikanlage liegt zwischen 3 und 6 Jahren. Eine PV Anlage erzeugt in 20 Jahren 5- bis 10-mal so viel Energie, wie zu Ihren Herstellung notwendig war. Bei der Berechnung sind auch die gesamten Energieaufwand für Gewinnung der Rohstoffe wie Kupfer, Aluminium und Glas enthalten.

Amorph (engl. amorphous) kommt aus dem Griechischen und bedeutet strukturlos. Dieser Begriff wird bei Solarzellen im Gegensatz zu kristallin (mit einer Kristallstruktur) verwendet.

Amorphes Silizium besitzt ein sehr starkes Absorbtionsvermögen. Bei der Herstellung von Dünnschichtmodulen wird dieser Vorteil genutzt. Es wird hauptsächlich auf dem Trägermaterial Glas als sehr dünne Schicht aufgetragen.

Von einer Aufständerung wird gesprochen, wenn die Module nicht mehr parallel zur Dachneigung montiert, sondern durch eine mechanische Hilfskonstruktion anders ausgerichtet werden.

Dies kann folgende Gründe haben: 1. eine bessere Ausrichtung zum idealen Azimut- und / oder Neigungswinkel zur Erhöhung der Leistung 2. Gewährleistung der Selbstreinigung bei zu flacher Dachneigung. Hier wird eine Mindestneigung von 20 Grad empfohlen.

Bei einer Aufständerung muss ggf. über die Stabilität des Daches in Bezug auf Windlast nachgedacht werden. Zudem muss auch eine gegenseitige Verschattung, durch entsprechende Abstände der Module zueinander, ausgeschlossen werden.

Für die Auslegung einer Solaranlage ist es wichtig, mit welchem Winkel die Solarmodule in Richtung Sonne ausgerichtet sind. Der Azimutwinkel beschreibt die Abweichung der PV Module zur Südausrichtung. Damit beträgt er exakt 0°, wenn die Dachfläche nach Süden keine Abweichnung hat. Eine Abweichung von +/- 30° hat noch keinen wesentliche Einfluss auf den Ertrag der Photvoltaikanlage.

Siehe hierzu auch die Ertragsskizze bei Ausrichtung und Beschattung eines Solardaches und den anderen ähnlich wichtigen Parameter Neigungswinkel.

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Während des Betriebs einer Photovoltaikanlage wird kein Kohlendioxid (CO2) freigesetzt. Eine Photovoltaikanlage produziert in ihrer Lebensdauer außerdem deutlich mehr Energie, als zu ihrer Herstellung benötigt wird. Dadurch leisten Photovoltaikanlagen einen Beitrag zur Vermeidung des CO2-Ausstoßes. Im Laufe ihrer Betriebsdauer werden so pro Kilowatt peak (kWp) installierter PV-Leistung mindestens 7 Tonnen CO2 vermieden.

Cadmium-Tellurid (CdTe) gehört zu der Gruppe der Telluride und besteht aus den chemischen Elementen Cadmium und Tellur. Es wird als Halbleitermaterial für Dünnschicht-Photovoltaikmodule verwendet, da es in der Verarbeitung wesentlich günstiger als Silizium ist. Die Firmen First Solar, CTF Solar und Calyxo verwenden für ihre Module Cadmium-Tellurid. Diese Hersteller von CdTe-PV-Modulen haben sich verpflichtet ein europäisches Rücknahme und Recyclingsystem für die alten Module einzuführen, siehe www.pvcycle.org. Dadurch wird verhindert dass die alten Module in den Abfallkreislauf gelangen.

CIGS steht für die Anfangsbuchstaben der Abkürzungen der chemischen Elemente Kupfer (Cu), Indium (In), Gallium (Ga), Schwefel (S) oder auch Selen (Se). Solche Stoffgemische ergeben Halbleitermaterialien, die als Beschichtung für Dünnschichtmodule verwendet werden. Einzelne Komponenten und Mischungsverhältnisse können je nach Hersteller variieren.

CIS steht für Kupfer (Cu), Indium (In), und Selen (Se), jeweils der Anfangsbuchstabe ergibt die Abkürzung CIS. Aus diesen Bestandteilen werden hierbei die Dünnschichtsolarzellen hergestellt. Dadurch dass kein Reinstsilizium verwendet wird ist der Preis der Solarzellen günstiger. Der Materialverbrauch ist hierbei cirka 100-mal geringer als bei den Siliziumsolarzellen.

Das Tiegelzieh- oder Czochralski-Verfahren (CZ) ist ein Verfahren zur Herstellung von Einkristallen, insbesondere von Silizium-Einkristallen. Mit diesem Standardverfahren wird der größte Anteil an reinem kristallinem Silizium für die Halbleiter-Industrie hergestellt. Die Siliziumdorne werden aus Quarzsand gewonnen und anschießend in Scheiben geschnitten. Das Silizium wird in einem Tiegel geschmolzen. Danach beginnt am Impfkristall (Einkristall) das Kristallwachstum. Unter drehen und langsamen herausziehen entsteht ein Kristallstab der sich immer weiter verlängert. Der Stab wächst hierbei zwischen 2 und 250 mm / Std.

DC ist die Abkürzung von direct current (engl.), zu deutsch Gleichstrom. Die Solarmodule erzeugen Gleichstrom. Werden Solarmodule zusammen (in Reihe) geschaltet so addieren sich die einzelnen elektrischen Spannungen. Man spricht dabei auch von Gleichspannung und bei den zusammengeschalteten Modulen von einem sogenannten Strang (engl. string). Das Gegenteil von Gleichstrom ist Wechselstrom (AC). Dieser muss im Wechselrichter aus dem Gleichstrom der Module zur Einspeisung in das öffentliche Stromnetz erzeugt werden.

Dünnschichtsolarzellen sind im Gegensatz zu herkömmlichen mono- oder polykristallinen Siliziumsolarzellen um den Faktor 100 dünner. Als Trägermaterial wird hauptsächlich eine Glasplatte verwendet. Es kommen für die jeweiligen Solarzellenmaterialien unterschiedliche industrielle Herstellungsverfahren zum Einsatz. Das Trägermaterial kann im Hochvakuum bedampft oder aufgesprüht werden. Die Dünnschichtsolarzellen basieren auf amorphem Silizium, Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) oder Cadmium-Tellurid. Vorteile der Dünnschichtmodule: Die Dünnschichtmodule besitzen ein besseres Schwachlichtverhalten – bei in der Dämmerung oder bei Bewölkung. Deswegen werden diese Module häufig bei geringen Neigungswinkeln und bei nicht optimalen Himmelsrichtungen eingesetzt. Nachteile der Dünnschichtmodule: Die benötigte Dachfläche um ein kWp auf dem Dach zu erzeugen ist im Gegensatz zu den poly- oder monokristallinen Modulen doppelt so hoch. Es werden ca. 10 bis 20 m² Dachfläche benötigt.

Trifft Licht auf die PV-Anlage, so liegt immer eine Gleichspannung der entsprechenden als “Strang”:191-0-Strang.html zusammengeschalteten Modul-Gruppe am “Wechselrichter”:68-0-Wechselrichter.html an und dadurch fließt auch Strom (DC). Für einen Notfall oder eine Kontrollmessung der Anlage muss dieser Stromkreis unterbrochen werden können, es muss eine sogenannte DC-Trennstelle eingebaut sein. Dieser DC-Lasttrennschalter ist entweder in den Wechselrichter integriert oder wird extern angebracht.

EEG Diese Abkürzung steht für das Erneuerbare-Energien-Gesetz oder auch Einspeisegesetz. In den Paragraphen § 33 und § 32 wird die Höhe der Vergütung festgelegt.

EVU ist die Abkürzung für das Energieversorgungsunternehmen, das sowohl Energieerzeuger als auch Betreiber eines Stromnetze sein kann. Meist sind die EVUs große Konzerne und Kraftwerksbetreiber. Es gibt aber auch vermehrt und gerade im Bezug auf die Erneuerbaren Energien kleinere Erzeuger und Betreiber. Ein inzwischen schon klassisches Beispiel dafür sind die Elektrizitätswerke Schönau – ein kleiner Ort im Schwarzwald.

Im Elektroschrott verbergen sich einerseits wertvolle Materialien und anderseits Schwermetalle und andere z.T. umweltgefährliche Stoffe, wie Blei, Kadmium Quecksilber, Arsen und PVC. Die Fa. First Solar hat vor Jahren ein Recyclingprogramm ins Leben gerufen. Dabei müssen die Module nur vom Dach demontiert werden. Anschließend werden die Module von First Solar abgeholt und entsorgt. Die Kosten für die Entsorgung oder die Wiederaufbereitung müssen bei der Beschaffung einer Photovoltaikanlage beachtet werden. Eine Photovoltaikanlage kann aber auch noch nach der typischen Abschreibungszeit von 20 Jahren voll funktionsfähig sein und deshalb weiter betrieben werden.

Als Effizienz wird der Wikungsgrad – hier einer PV-Anlage, oder deren Komponenten bezeichnet.

Bei dem EFG-Verfahren werden aus flüssigem Reinstsilizium achteckige Röhren mit einer geringen Wandstärke von ca. 280 μm und einer Länge von 6-7 m Länge gezogen, deren Kantenlänge 10 bis 12 cm beträgt. Aus diesen werden 10×10 cm2 große Wafer geschnitten. Durch diese Methode kommt es zu einem geringen Sägeverlust. Das EFG-Verfahren heißt übersetzt ins Deutsche kantendefiniertes Filmwachstum.

EG-Si steht für engl. electronic grade Silizium – auch Sieg. In der Halbleiter-Industrie wird gebräuchlich, elementares Silizium anhand unterschiedlicher Reinheitsgrade klassifiziert. Man unterscheidet Simg (metallurgical grade, Rohsilizium, 9899 % Reinheit), Sisg (solar grade, Solarsilizium) und Sieg (electronic grade, Halbleitersilizium, Verunreinigungen <1 ppb). EG-Si entspricht also der höchsten Reiheitsstufe bei Silizium.Die Kosten für die Entsorgung oder die Wiederaufbereitung müssen bei der Beschaffung einer Photovoltaikanlage beachtet werden. Eine Photovoltaikanlage kann aber auch noch nach der typischen Abschreibungszeit von 20 Jahren voll funktionsfähig sein und deshalb weiter betrieben werden.

Als Einkristall wird die sehr regelmäßige (ungestörte) Anordnung von Atomen im sogenannten Kristallgitter bezeichnet. Solche Strukturen des Halbkleitermaterials (Silizium) werden für die Ferfertigung von monokristallinen PV-Modulen benötigt. Das Wachstum vom Einkristallen wird durch sogenannte Impfkristalle angeregt. Zudem sind eine hohe Reinheit des Ausgangsmaterials – siehe EG-Si – und stabile physikalische Bedingungen, wie z.B. Temperatur, keine Erschütterungen während der Kristallbildung etc. erforderlich.

Die Einspeisevergütung dient der Förderung Erneuerbarer Energien. Für die Stromerzeugung durch “Photovoltaik”:184-0-Photovoltaik.html sind im Energie-Einspeise-Gesetz Fördersätze festgelegt worden, siehe bei “EEG”:54-0-EEG-alt.html.

Durch Einstrahlung von elektromagnetischen Wellen in Form von Licht werden in der Solarzelle, die ein Halbleiter ist, freie Ladungsträger: Elektronen und sogenannte Löcher erzeugt. Am pn-Übergang der Zelle entsteht zusätzlich ein elektrisches Feld, dass auf diese Ladungsträger eine Kraft ausübt, die sie entsprechend ihrer Ladung (Elekronen negativ und Löcher positiv) auseinander treibt. Dies wird dann als Stromfluss zur Energiegewinnung genutzt.

Als Elektrolyt wird ein Stoff (meist eine Flüssigkeit) bezeichnet, der beim Anlegen einer Spannung unter dem Einfluss des dabei entstehenden elektrischen Feldes den elektrischen Strom leitet. Seine elektrische Leitfähigkeit und der Ladungstransport werden durch die gerichtete Bewegung von Ionen (positive Ladungsträger) bewirkt.

Ein Elektron ist ein negativ geladenes Teilchen, welches Bestandteil der sogenannten Hülle von einem Atom ist. Atome bestehen außerdem noch im Kern aus Protonen und Neutronen. Innerhalb der Struktur eines Metalls sind die Elektronen frei beweglich, d.h. nicht mehr an ihr Ausgangsatom gebunden. Dadurch kann elektrischer Strom fließen. Metalle werden deshalb auch als Leiter bezeichnet – im Gegensatz zu Nichtmetallen (Nichtleiter oder auch Isolatoren) und den Halbleitern, die durch ihre besonderen Eigenschaften als Ausgangsmaterial für PV-Module dienen können.

Die Farbstoffzelle, oder auch Grätzel-Zelle genannt, ist ein neu entwickelter Solarzellentyp, der in der Zukunft eine Alternative zu Solarzellen aus Halbleiter-Material, wie zum Beispiel aus Silizium, darstellen könnte. Die Farbstoffzelle ist eine Entwicklung aus der Bionik und nutzt einen Effekt aus, der ähnlich der Entstehung des grünen Pflanzenfarbstoffes Chlorophyll ist. Weiteres siehe bei Wikipedia: Grätzel-Zelle.

Der Füllfaktor bezeichnet den Quotienten aus der maximalen Leistung einer Solarzelle am sogenannten Maximum Power Point und dem Produkt aus Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom. Er ist folglich einheitenlos. Wäre die Solarzelle eine ideale Stromquelle, die bis zu ihrer Maximalspannung einen konstanten Strom liefert, wäre der Füllfaktor gleich 1. Der Füllfaktor stellt somit ein Maß für die Güte einer Zelle dar. In der Praxis liegt der Füllfaktor von Solarzellen zwischen 0,5 und 0,85, je nach verwendetem Material. Den besten Füllfaktor haben kristalline Siliziumzellen.

siehe bei Vergütung unter “EEG”:54-0-EEG-alt.html

Eine andere Schreibweise von Photovoltaik

Gallium-Arsenid (GaAs) ist ein Halbleitermaterial aus den beiden chemischen Elementen Gallium und Arsen. Im Gegensatz zu vielen anderen Halbleitern aus mehren Grundstoffen bildet sich aber eine streng geometrische Kristallstruktur heraus, ähnlich wie bei monokristallinem Silizium. Gallium-Arsenid wird auch für Solarzellen verwendet, konnte sich aber wegen seinem relativ hohen Preis im Gegensatz zu Silizium nur für Spezialanwendungen, z.B. in der Raumfahrt durchsetzen. In der Elektronik wird GaAs in vielfältiger Weise für Hochfrequenzanwendungen, die Lasertechnik und bei Leuchtdioden verwendet.

Der Begriff Gleichstrom wir unter seiner englischen Abkürzung DC erklärt.

Unter der globalen Einstrahlung oder auch Globalstrahlung versteht man die Strahlungsmenge der Sonne, die auf eine horizontale Fläche pro Zeiteinheit fällt. Entscheidend ist nicht nur die direkte Einstrahlung, auch diffuse Strahlung – z.B. bei Bewölkung – kann eine Rolle spielen. Um den Momentanwert der globalen Einstrahlung zu ermitteln, werden sogenannte Pyranometer verwendet. Der ermittelte Wert wird in Watt pro m² angegeben. Der Durchschnittswert in Deutschland liegt zwischen 900 und 1200 kWh / m² im Jahr, wobei der Wert für Stuttgart ca. 1000 kWh / m² beträgt. Am Äquator sind die Werte am höchsten, weil dort der steilste Einfallswinkel herrscht. Die Jahresleistung der globalen Einstrahlung kann regional unterschiedlich sein, da sie auch von der Wetterlage (Bewölkung, Regenhäufigkeit) abhängig ist.

Grid ist die Bezeichnung für Netz. Die netzartig angeordneten metallischen Leiterbahnen der Solarzellen werden als Grid bezeichnet. In diesen Leiterbahnen werden die durch Einstahlung entstandenen Ladungsträger abgeleitet.

siehe bei Farbstoffzelle

Ein möglicher Hagelschaden wird durch die Elementarschadenversicherung abgedeckt. Bis zu einem gewissen Grad sind die Module auf Hagel geprüft und unempfindlich.

Eine Hinterlüftung soll eine zu starke Erwärmung der Module verhindern. Der Grund liegt darin, dass sich die Leistung der Module mit steigenden Temperaturen verringert. Ursache sind sogenannte Leckströme im “Halbleitermaterial”:201-0-Halbleiter.html, die mit zunehmender Temperatur ansteigen. Der Temperaturkoeffizient des Leistungsabfalls wird in Prozent pro Grad Celsius %/°C angegeben. Typische Werte sind bei kristallinem Silizium 0,4 bis 0,5 %/°C und bei Dünnschichtmodulen etwas weniger, nämlich ca. 0,3 bis 0,4 %/°C. Die Hinterlüftung wird durch einen ausreichenden Abstand erzielt. Es ist darauf zu achten, dass von allen Seiten die Luft unter die Module strömen kann. Durch die Schräge des Dachs kann ggf. zusätzlich ein Kamineffekt entstehen.

Hot Spot heisst wörtlich übersetzt heisser Fleck. Kann der Strom durch ein Modul, das mit anderen in Reihe geschaltet ist, nicht fließen, so kann es zu einem sogenannten Hot Spot Effekt kommen. Das Modul wird durch den resultierenden hohen Innenwiderstand umgepolt und überhitzt sich. Dabei entstehen dann heiße Flecken (Branntflecken). Mögliche Ursachen sind Verschmutzungen und defekte oder verschattete Module. Um Hot Spots zu vermeiden, werden beim Modul sogenannte “Bypass-Dioden”:28-0-Bypassdiode.html angebracht. Diese können den höheren Strom der anderen Module am gefährdeten Modul vorbei umleiten. Je nach Größe des Moduls muss eine bestimmte Anzahl von Bypass-Dioden angebracht werden.

Alle heute genutzten Solarzellen und -Module sind technisch gesehen sogenannte Halbleiter, bzw. bestehen aus Halbleitermaterialien, wie z.B. dem Element Silizium, aber auch aus Stoffgemischen, wie z.B. CIGS. Halbleiter bedeutet, dass abhängig von speziellen physikalischen Effekten in diesen Materialien Strom fließen kann (Leiter) oder auch nicht (Nichtleiter). Durch Einstrahlung und Absorption von Licht und der Ausnutzung des sogenannten Photovoltaischen Effekts wird in Solarzellen ein Stromfluss erzeugt, der zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Typische andere Halbleiter sind Transistoren und Dioden, aber auch komplexere Gebilde, die aus diesen Grundbausteinen bestehen, z.B. Mikrochips, die heutzutage in allen elektronischen Geräten vorhanden sind.

Solarmodule können auch in die Dachhaut integriert werden. Hierbei können die Materialien eingespart werden, die für die Fläche vorgesehen waren (Ziegel). Dadurch dass die Module nicht hinterlüftet werden, ergeben sich Ertragsminderungen für die Solaranlage, siehe bei Hinterlüftung. Die Integration der Module in die Dachhaut könnte zu Problemen führen, wenn das Dach undicht wird, oder wenn Module defekt werden und der Nachkauf von Modulen nicht mehr garantiert ist.

Als Inselsysteme werden netzunabhängige Stromversorgungssysteme bezeichnet. Inselsysteme bestehen aus Solarmodulen, Laderegler, Akkus und ggf. auch einem Wechselrichter. Der Strom muss in Akkumulatoren (Batterien) gespeichert werden. Inselsysteme werden häufig da verwendet, wo kein Stromnetz vorhanden ist, wie z.B. bei Ferienhäusern, Berghütten und Gartenhäusern.

Zur Inbetriebnahme einer Photovoltaikanlage müssen folgende Bedingungen erfüllt sein: - Der Anschluss ans Stromnetz muss von einer Elektrofachfirma ausgeführt werden. - Erst nach einer Prüfung und zusätzlichen Kontrollmessungen kann die Anlage in Betrieb genommen werden. - Die Abnahme der Anlage erfolgt durch den örtlichen Netzbetreiber.

Als Jahresgang wird die Kurve der Leistungsabgabe einer Photovoltaik-Anlage über das ganze Jahr bezeichnet. Häufig wird auch ein Balkendiagramm mit der Darstellung der Werte in gleich großen Zeitabschnitten, z.B. der einzelnen Monate, verwendet.

Bei der KFW (Kreditanstalt für Wideraufbau) werden zinsgünstige Kredite als Förderprogramm für Erneuerbare Energien und damit auch für die Erstellung von Photovoltaikanlagen angeboten. Da die Zinssätze dem Marktunfeld ständig angepasst werden, sollten die aktuellen Konditionen direkt bei www.kfw.de eingesehen werden.

Die Kliowattstunde kWh ist die physikalische Einheit für Energie oder geleistete Arbeit. 1 kWh entspricht einer Leistung von 1000 Watt, die eine Stunde lang erbracht wird. Typische Leistungsbeispiele für 1 kWh: 5 Std. mit dem Computer arbeiten, ca. 70 Tassen Kaffe kochen oder 25 Std. Licht mit einer 40 Watt Birne betreiben.

Der Begriff kWp setzt sich aus der Einheit für elektrische Leistung kW und dem textlichen Zusatz p für engl. peak (übersetzt: Spitze) zusammen. Damit ist der Spitzenwert an Leistung (der maximale Wert) gemeint, den eine konkrete Photovoltaikanlge erzeugen kann, also der Wert bei optimal möglicher Sonneneinstrahlung. Der kWp-Wert einer Anlage ist also direkt von ihrer Größe abhängig. Der kWp-Wert kann sich im Laufe der Bestriebszeit der Anlage verändern, siehe auch Alterung.

Von den Herstellern der Module wird nicht nur die Nennleistung angegeben, sodern auch noch eine Toleranz – die maximal zulässige Abweichung zur Angabe der Nennleistung. Dabei kann die Toleranz in Prozent oder in Watt angegeben werden. Enge Leistungstoleranzen sind von Vorteil, denn das Modul mit der geringsten Leistung bestimmt die Leistung von einem Strang. Enge Leistungstoleranzen liegen bei +/- 3 %, weite Toleranzen bei +/- 10 %.

Solarmodule werden durch zwei typische Parameter, die Leerlaufspannung (UL, UOC) und den Kurzschlussstrom charakterisiert. Beide Werte werden im Datenblatt des Herstellers angegeben. Bei Leerlauf ist an der Ausgangsseite kein Verbraucher (Wechselrichter) angeschlossen. Für eine Messung der Spannung muss das Messgerät einen hohen Innenwiderstand (im Megaohm-Bereich) haben. Die Höhe der Spannung ist von der augenblicklichen Lichteinstrahlung abhängig. Für die Auslegung des Wechselrichters ist die Leerlaufspannung der Module wichtig. Die Leerlaufspannung ist Temperaturabhängig. Sie ist bei niedrigen Temperaturen am höchsten.

Alle Modulherstellen geben für Ihre Module eine Leistungsgarantie ab. Wobei üblicherweise für 20 bis 25 Jahre eine Garantie von 80 % der Nennleistung und für 10 oder 12 Jahre eine Garantie von 90 % der Nennleistung angegeben wird. Fällt die Leistung der Module unter diese Werte, so haben sich die Hersteller zur Ersatzlieferung verpflichtet.

MPP ist die Abkürzung des englischen Begriffs maximum power point. Der maximale Leistungspunkt bedeutet, das gröstmögliche Produkt aus Spannung und Strom an den Modulen (dem Strang) zu erhalten. Da sich die einfallende Lichtmenge laufend ändern kann, muss der Wechselrichter in engen Zeitabständen den MPP überwachen und ggf. die Werte neu einstellen (nachregeln). Konkret werden mehrmals pro Sekunde die anliegenden Werte Spannung und Strom gemessen und eine Lastanpassung vorgenommen. Siehe in diesem Zusammenhang auch bei Füllfaktor nach.

Monokristalline Solarzellen haben den höchsten Wirkungsgrad von bis zu 18% und eine sehr hohe Lebensdauer von ca. 25 bis 30 Jahren. Dies hängt mit der Kristallstruktur zusammen. So sagt der Begriff Mono aus, dass es sich um eine absolut symmetrische und ungestörte Struktur, ein sogenanntes Einkristall (mono = einzig) handelt. Die Herstellung dieser Zellen wird zwar nach einem über viele Jahre bekannten und entsprechend optimierten Standardverfahren in der Halbleitertechnik vorgenommen, ist aber trotzdem relativ aufwändig und dadurch teurer als bei anderen Zellentypen.

Die Solarzelle wird auch als Solarmodul oder nur Modul bezeichnet. Sie ist Teil des Solargenerators, der aus mehreren elektrisch verschalteten Modulen besteht. Meist werden die Module in Reihe geschaltet, wobei sich dann die Spannungen der Module addieren. Dies wird als ein sogenannter Strang bezeichnet. In dieser Beschaltungsart besteht die Gefahr der Verpolung einzelner Module, siehe bei Hot Spot. Es gibt aber auch Anlagen bei denen Module parallel geschaltet werden, dann addieren sich die Ströme der beteiligten Module. Auch Mischformen von Parallel- und Reihenschaltung sind möglich. Auf jeden Fall muss der Wechselrichter für die jeweilige Beschaltung mit den richtigen Spannungen und Strömen möglichst optimal ausgelegt sein, bzw. die Verschaltung der Module wird den Leistungsdaten des Wechselrichters angepasst. Als Beispiel: Der typische Leistungswert eines heutigen Dünnschichtmoduls ist etwa 0,08 kWp bei einer Fläche von etwas weniger als einem Quadratmeter.

Ein System zur Nachführung ermöglicht es, dass die Module immer optimal im Tages- aber auch im Jahreslauf auf die Sonne ausgerichtet werden. Dadurch kann der Ertrag der PV-Anlage um etwa 30 bis 40 % erhöht werden. Nachführsysteme werden in der Regel bei Freiflächenanlagen verwendet. In der Neigung können die Module zwischen 0 und 45 Grad verändert werden und der Schwenkwinkel beträgt 90 Grad in Ost- und in Westrichtung. Durch den Preisverfall der Module in den letzten Jahren, haben die Nachführsysteme einen sehr schweren Stand bekommen, da die Mehrkosten immer im Bezug auf den Ertrag betrachtet werden müssen.

Zum Begriff Netzbetreiber siehe bei der Abkürzung für Energieversorgungsunternehmen EVU

Der optimale Neigungswinkel einer PV Anlage ist vom Breitengrad abhängig. In Deutschland liegt der optimale Neigungswinkel zwischen 28 und 34 Grad. Neben dem Neigungswinkel ist der Azimutwinkel (Abweichung von der optimalen Südausrichtung) wichtig, um in der Planungsphase ermitteln zu können, ob ein entsprechender Ertrag erreicht werden kann und die PV-Anlage wirtschaftlich zu betreiben ist.

Die Nennleistung (tatsächliche maximale Leistung) der Anlage kann unter Standartbedingungen gemessen werden. Dabei wird eine Einstrahlung von 1000 Watt pro Quadratmeter angesetzt, was einer optimalen Sonneneinstrahlung im Sommer (Sonnenwende) um die Mittagszeit entspricht Einen weiteren Aufschluss über die tatsächlichen Leistungseigenschaften der Module ergibt eine Messung der Strom-Spannungs-Kennlinie, siehe auch bei Füllfaktor.

Ohmsche Verluste entstehen in jederm elektrischen Leiter sobald Strom fließt. Die ohmschen Verluste sind direkt von dem elektrischen Widerstand des Leiters und der Höhe des Stromes abhängig. Dabei geht die verbrauchte Energie als Wärme (Verlustwärme) verloren. Auch in einer PV-Anlage entstehen Ohmsche Verluste, einmal in den Strukturen der verwendeten Module und im Wechselrichter, aber auch in der Verschaltung (Verkabelung) der Anlage. Auf die Module und den Wechselrichter kann dabei direkt kein Einfluss genommen werden. Andes sieht es bei der Verschaltung aus. Hier müssen Leitungsquerschnitte gewählt werden, die für die auftretenden Ströme ausreichen. Dies ist in einschlägigen Normen festgelgt und verhindert unnötige Verluste und Gefährdungen. Zudem sind unnötige Leitungslängen zu vermeiden.

Unter Potentialausgleich versteht man die Erdung aller berührbaren metallischen Teile einer PV Anlage. Es soll ein Berührungsschutz geschaffen werden, so dass bei Berührung der Montagegestelle oder der Modulrahmen der PV Anlage, keine Gefahr für Personen ausgehen kann.

Polykristalline Solarzellen bestehen im Gegensatz zu monokristallinen Solarzellen aus vielen (poly = viel) Einzelkristallen. Beide Typen sind die am häufigsten verbauten Solarmodule. Bei diesen Modulen ist das Preis-Leistungsverhältnis recht gut. Die Leistung in Watt pro m² nimmt stetig zu, so dass auch bei kleineren Dachflächen eine relativ hohe Leistung installiert werden kann. Der Fertigungsaufwand ist bei polykristallinem Material geringer als bei monokristallinem Material. Die Leistung der Module ist allerdings auch etwas geringer.

Unter Photovoltaik versteht man die Umwandlung von Strahlungsenergie (Licht) in elektrische Energie. In den Solarzellen werden durch die Einstrahlung positive und negative Ladungsträger freigesetzt. Man spricht von einem Photoeffekt. Dabei entsteht Gleichstrom.

Als Photonen werden laienhaft Lichtteilchen bezeichnet. Etwas genauer gesagt sind Photonen das, was die elektromagnetische Strahlung ausmacht. Dabei macht das Licht nur einen kleinen Strahlungsbereich aus, der durch die Wellenlänge festgelegt wird. Elektromagnetische Strahlung ist in einem viel weiteren Spektrum möglich, von Radiowellen über Mikrowellen, Wärmestrahlung, dann Licht, bis zur Röntgenstahlung. Die einfallenden Photonen der Sonnenstrahlung sind im Halbleitermaterial der PV-Module dafür verantwortlich, dass freie Ladungsträger entstehen, die dann einen Stromfluss anregen. Siehe auch bei Elektrisches Feld.

Um die Qualität der Module (auch über die Lange Betriebsdauer) zu gewährleisten erfolgen viele Kontrollen. Hier eine kleine Auflistung: elektrische Zuverlässigkeit und Einhaltung der Toleranzen mechanische Zuverlässigkeit Alterung Klimatest UV-Test Temperaturwechselprüfungen Feuchte- und Frostprüfungen

Die Fotovoltaikindustrie hat erkannt, dass Recycling notwendig ist. Deshalb wurde 2007 das Unternehmen PV Cycle, siehe www.pvcycle.de gegründet. Mit dieser Firma soll ein freiwilliges Rücknahme- und Recycling-Programm für Altmodule eingerichtet werden. Auf diese Weise wird das Versprechen der Branche für umfassende Nachhaltigkeit umgesetzt. Damit übernimmt die Industrie Verantwortung für die PV-Module und zwar entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Die Mitglieder von PV Cycle haben sich zum Ziel gesetzt, saubere und Erneuerbare Energie bereitzustellen und dabei zugleich das Prinzip der erweiterten Verantwortlichkeit der Hersteller anzuwenden, um die Fotovoltaikbranche doppelt grün zu machen. Es sind Hersteller oder Importeure von Fotovoltaikmodulen in Europa. Der Verband vertritt derzeit rund 85 % des europäischen Fotovoltaikmarktes. Beteiligt sind: Aleo, Bosch, BP Solar, Canadian Solar, First Solar, Photowatt, Schott Solar, Sharp Solar, Solarworld AG, Suntech Power, Würth Solar GmbH, Yingli Green Engery usw. Weitere Mitglieder siehe auf der Website von PV Cycle.

Als Solargenerator wird die Summe aller Module einer PV-Anlage bezeichnet. Im Solargenerator wird immer Gleichstrom erzeugt, der durch einen oder mehrere Wechselrichter in den für das öffentliche Stromnetz notwendigen Wechselstrom gewandelt wird. Zudem übernimmt der Wechselrichter auch die optimale Regelung der Lastanpassung, siehe MPP. Weiteres siehe bei Modul.

Short circuit current ist die englische Bezeichnung für Kurzschlussstrom. Bei PV-Modulen ist der Kurzschlussstrom der maximale Strom, den es liefern kann. Eine Einstellung auf diesen Wert stellt allerdings nicht das Optimum zur Energiegewinnung dar, da die Leistung das Produkt aus Spannung und Strom ist. Der Beste Arbeitspunkt für die Leistung ist dagegen der MPP. er wird durch den Wechselrichter laufend eingestellt (Regelung).

Als Solarkonstante wird die langjährig gemittelte Strahlungstärke der Sonne auf die Erde (über der Atmosphäre) bei senkrechtem Einfall angegeben. Ihr Wert beträgt: 1367 W / m2

Die elektrische Spannung ist die Potential-Differenz zwischen den zwei Polen eines elektrische Feldes. Sie gibt an, wie viel Energei nötig ist, um ein Objekt mit einer bestimmten elektrischen Ladung innerhalb des Feldes zu bewegen. Das Formelzeichen ist U, die SI-Einheit ist Volt (V).

Der englische Begriff string wird bei der deutschen Übersetzung Strang erklärt.

Werden mehrere Module in Reihe geschaltet, so wird dies als Strang (engl.: string) bezeichnet. Ein oder mehrere Strings können an den Wechselrichter angeschlossen werden. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um. Die Anzahl der Module in einem String müssen auf den Wechselrichter abgestimmt werden. Die Stringtechnik lohnt sich auf jeden Fall, da die Anzahl der Module und der Wechselrichter genau aufeinander abgestimmt werden sollten. Für jeden String kann der Wechselrichter eine MPP-Regelung durchführen. Zudem wird das Messen der einzelnen Strings ermöglicht.

Das Schwachlichtverhalten sagt etwas über die Fähigkeit von Solarmodulen aus bei nicht optimaler Lichteinstrahlung noch Energie zu erzeugen. Hier haben Dünnschichmodule im allgemeinen einen besseren Wikungsgrad als solche aus mono- oder polykristallinem Silizium. Dies liegt zum Teil auch an einem besseren Absorptionsverhalten bei schräg auftreffendem und diffusem Licht.

Als Temperaturkoeffizient (TK) wird die Degradation, d.h. der Abfall der Leistung über der Temperatur bei den Solarmodulen bezeichnet. Die Leistung ist von der Betriebstemperatur und diese wiederum von der Umgebungstemperatur abhängig. Das heißt dass bei zunehmender Temperatur der Wirkungsgrad der Module abnimmt. Der Koeffizient ( %/°C ) gibt an, um wie viel Prozent sich die Leistung des Moduls pro Grad Celsius ändert. Da es sich immer um eine Abnahme handelt, haben die Temperaturkoeffizienten aller Modultypen ein negatives Vorzeichen. Kristalline Module haben einen TK von ca. -0,46 % / Grad C. Dünnschichtmodule auf Basis von CIS ( Kupfer -Indium – Diselenid ) haben dagegen nur einen TK von etwa -0,18 % / Grad C. Zum Thema Erwärmung der Module siehe auch bei Hinterlüftung und bei Indachmontage.

Eine Verschattung auf einzelne Module hat immer negative Auswirkungen auf den Strang, die in Reihe geschalteten Module. Wird ein Modul teilweise oder komplett verschattet, so wird in diesem Modul weniger oder kein Strom erzeugt, der Stromfluss wird gestört. Dieses Module wird dann als Engstelle für den Strom gesehen. Ist die Verschattung entsprechend stark, kann es zu einer Umpolung, Überhitzung und damit auch einer Beschädigung des Moduls kommen. Deshalb werden Bypassdioden eingesetzt. Sie leiten den Strom bei einer Verpolung um und verhindern damit die Schädigung des Moduls. Zudem wird das Phänomen der Verschattung, der Einbruch der Leistungsabgabe, stark abgeschwächt. Direkte Verschattung Von einer direkten Verschattung auf einem Modul wird gesprochen, wenn z.B. Vogelkot, Laub, Staub, Schmutz auf dem Modul liegt. Indirekte Verschattung Von einer indirekte Verschattung wird gesprochen, wenn z.B. Kornsteine, Schneefanggitter, Dachgauben, Blitzableiter, Antennen, Stromleitungen, Nachbargebäude und Bäume den Schatten auf das Modul verursachen. Mit Hilfe eines sogenannten Sonnenbahnindikators oder mit anderen Geräten und Methoden kann die Beschattung ermittelt werden. Die daraus erhaltenen Werte können dann für alle Jahres und Tageszeiten übertragen werden. Extra Strang für Module, die verschattet werden Module die von einer indirekten Verschattung betroffen sind, sollten in einem separaten Strang zusammen geschaltet werden. Dadurch wird nur noch die Leistung von diesem einem Strang beeinträchtigt. Aufständern Werden Module aufgeständert, so muss ein bestimmter Abstand zwischen den Modulreihen eingehalten werden. Durch den Abstand kann verhindert werden, dass sich die Module gegenseitig verschatten (Verschattungsabstand). Selbstreinigung Der Selbstreinigungseffekt der Module setzt bei einem Neigungswinkel von mehr als 20 Grad ein. Ab diesem Winkel kann der Regen die Module soweit reinigen, dass die Verschmutzung auf dem Modul entfernt wird, dies bezeichnet man als Selbstreinigungseffekt. Erhöhte Staubentwicklung Bei landwirtschaftlichen Betrieben ist die Staubentwicklung teilweise sehr erheblich, hier sollten die Module regelmäßig gereinigt werden. Deshalb sollten die Module auf dem Dach gut zugänglich sein.

Da eine Photovoltaikanlage einen großen Sachwert darstellt, sollte auf jeden Fall eine Versicherung dafür abgeschlossen werden. Es ist möglich, dass eine bestehenden Gebäudebrandversicherung das Risiko abdeckt. Falls nicht, muss eine zusätzliche Versicherung abgeschlossen werden. Die Kosten belaufen sich auf ca. 12 pro kWp und Jahr. Die Versicherung sollte auf jeden Fall das Risiko von Blitzschlag, Überspannung, Sturm und Hagel beinhalten. Die Versicherungen beinhalten normalerweise auch eine Ausfallentschädigung für die Photovoltaikanlage. Speist die Anlage nicht ein, so springt die Versicherung für einen bestimmten Zeitraum ein und bezahlt den Ausfall. Da die Versicherungen sehr unterschiedlich sind, sollten die benannten Punkte genau besprochen und geprüft werden.

Die elektrische Einheit für Spannung wird in Volt gemessen. Weiteres siehe bei Spannung.

Die aktuellen Vergütungssätze sind bei EEG aufgelistet.

Watt ist die elektrische Einheit für Leistung, dem Produkt aus Spannung und Strom. 1 Watt = 1 Volt x 1 Ampere In der Photovoltaik ist der daraus abgeleitete Begriff kWp gebräuchlich.

Der Wechselrichter wandelt den von den Modulen erzeugten Gleichstrom ( DC ) in Wechselstrom ( AC ) um. Erst nach der Umwandlung in Wechselstrom kann eine Einspeisung in das öffentliche Stromnetz erfolgen. Damit ein guter Wirkungsgrad erreicht wird, wird in der Regel die Leistung des Solargenerators 10% größer als die des Wechselrichters ausgelegt. Dabei müssen die relevanten Daten der Module (Leistung, Spannung und Strom) eingerechnet werden. Die Wechselrichter haben einen Wirkungsgrad von 92 bis 98%, bezogen auf Vollast. Neben der Umwandlung in Wechselstrom besteht eine wesentliche Aufgabe des Weselrichters darin, die optimale Anpassung (Lastregelung) des Solargenerators vorzunehmen. Dies muss laufend geschehen, da sich die Sonneneinstrahlung plötzlich ändern kann (Wolken etc.) – siehe auch bei MPP.

Die Wattstunde ist die zusammengesetzte Einheit für Energie, oder auch geleistete Arbeit. Es ist die Leistung, die in einer Zeiteinheit, in diesem Fall eine Stunde, erbracht wurde. Eine Kilowattstunde (kWh) entspricht 1000 Wattstunden (Wh) oder 3600 Ws (Wattsekunden). Umrechnungs-Einheiten: 1Wh = 3,6 kWs = 3,6 kJ = 3,6 kNm Der Stromverbrauch oder auch die Einspeisung der PV-Anlage werden in Kilowattstunden abgerechnet.

Als Wafer (engl., bedeutet Waffel) werden sehr dünne Scheiben aus kristallinem Halbleiter-Materialen bezeichnet. Übliche Halbleiter-Materialien von Wafern sind: mono- oder polykristallines Silizium, Silizium-Carbid, Indium-Phosphid und auch Gallium-Arsenid. Für das Herstellen von Wafern werden die Mateialblöcke durch ein Drahtsägeverfahren in dünne Scheiben mit 0,2 bis 0,3 mm Dicke geschnitten. Die Scheiben haben eine quadratische Kantenlänge von 100 bis 200 mm. Anschließend werden die Wafer an allen Seiten angeätzt und gereinigt. In der Photovoltaik ist der Wafer die Ausgangsform für die beiden Typen von kristallinen Silizium-Solarzellen. Für die Herstellung eines Moduls werden je nach Größe bis zu 72 Wafer verwendet.

Der Wirkungsgrad gibt die Effektivität der Energieumwandlung an. Der Wirkungsgrad eines Solarmoduls wird im wesentlichen dadurch bestimmt, aus welchem Material es hergestellt wurde. Monokristalline Siliziumzellen haben den höchsten Wirkungsgrad von ca. 20 % und Module in anderer (preiswerterer) Technik haben einen Wirkungsgrad von 10 bis 20%, bezogen auf die eingestrahlte Sonnenenergie. Wechselrichter können einen Wirkungsgrad von 92 bis 98 % bei der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom haben.

X-Z

Man unterscheidet vom verwendeten Material, von Typ her , mono-, polykristalline, amorphe, Dünnschicht und organische Solarzellen. Die Solarzelle wandelt das Sonnenlicht in elektrische Energie um. Die Grundlage der Umwandlung ist der photovoltaische Effekt. Weiteres siehe bei Modul.

Zur Herstellung von hochreinem kristallinem Silizium wird das Zonenschmelzverfahren verwendet. Ein gereinigter rotierender Stab mit polykristalliner Kristallstruktur wird an einem Ende abgeschmolzen, es bildet sich hinter der Schmelze ein Einkristall. Das Verfahren hat sich gegenüber dem Czochralski- und dem Blockgussverfahren nicht durchgesetzt, da es mit hohem Energieaufwand und sehr hohen Kosten verbunden ist.

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