PERC-Module: Aufbau, Funktion, Kosten, Vor- und Nachteile
PERC-Solarzellen haben dank einer speziellen Beschichtung auf der Rückseite einen höheren Wirkungsgrad als herkömmliche Modelle. Denn dank der neuen Technologie kann mehr Sonnenlicht aufgenommen werden. In diesem Beitrag gehen wir näher auf den Aufbau und die Funktionsweise von PERC-Modulen ein. Außerdem erklären wir Ihnen, welche Kosten für die Anschaffung anfallen, sowie die Vor- und Nachteile dieser Modelle in der Anwendung.
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Was sind PERC-Module?
PERC-Module sind mit einer speziellen Rückseitenbeschichtung ausgestattet. Diese sorgt dafür, dass sie auch das langwellige rote Sonnenlicht effizienter verarbeiten können. So steigt der Wirkungsgrad um bis zu 1 Prozent gegenüber Standardmodellen. Klassische Solarmodule lassen nämlich einen Teil der Sonnenstrahlung ungenutzt durchs Modul dringen.
Der Begriff “PERC” kommt aus dem Englischen und bedeutet Passivated Emitter and Rear Cell (deutsch: Zelle mit passivierter Emissionselektrode und Rückseite).
Wie sind PERC-Module aufgebaut?
Der Aufbau der PERC-Solarzellen unterscheidet sich von anderen Solarmodulen durch ihre spezielle Beschichtung auf der Rückseite. Diese wird auch Rückseitenpassivierung oder Passivierungsschicht genannt und sorgt für die Leistungssteigerung.
Dafür wird auf der Rückseite der PERC-Zelle eine dielektrische Schicht aufgebracht, die anschließend mit einem feinen Laser gelöchert wird. Darauf wird eine hauchdünne metallische Aluminium-Schicht aufgedampft. Somit hat die dielektrische Schicht nur noch durch die mikroskopisch kleinen Löcher Kontakt mit dem Siliziumwafer.
Wie funktionieren PERC-Module?
PERC-Module funktionieren wie herkömmliche Solarmodule, nutzen aber dank ihres speziellen Aufbaus die Sonnenstrahlung effektiver. Denn Sonnenlicht besteht aus verschiedenen Wellenlängen, die nicht alle gleich effektiv in Strom umgewandelt werden können.
Blaues Licht hat eine kürzere Wellenlänge und damit auch mehr Energie. Es löst mehr Elektronen im vorderen Teil der Solarzelle, während rotes Licht längere Wellenlängen besitzt und eher im hinteren Teil der Solarzellen wirkt. Teilweise durchdringt die rotwellige Strahlung jedoch die Solarzellen, ohne eine Wirkung zu erzielen.
Durch die reflektierende Passivierungsschicht wird die solare Strahlung vollständiger genutzt, da sie zurück zum Siliziumwafer geworfen wird und dort eine zweite Chance erhält, Elektronen zu lösen.
Bei klassischen Modulen bleibt dagegen ein Teil der Strahlung, die die Solarzellen durchdringt, auf der Rückseite der Module ungenutzt und verursacht dort Stauwärme. Das verringert die Effizienz des Moduls.
Die Vor- und Nachteile von PERC-Modulen
Vorteile von PERC-Modulen | Nachteile von PERC-Modulen |
Verbesserte Lichtaufnahme/höherer Wirkungsgrad | Teurer in der Anschaffung |
Höhere Effizienz bei wenig Licht | Komplexere Herstellung |
Höhere Temperaturresistenz | Schnellerer Leistungsabfall über die Jahre |
Vorteile von PERC-Modulen
Höherer Wirkungsgrad: PERC (Passivated Emitter and Rear Contact) -Module können höhere Wirkungsgrade von bis zu 23 % erzielen, im Gegensatz zu herkömmlichen Solarzellen, da sie mehr Licht in Strom umwandeln können.
Bessere Leistung bei schwachen Lichtverhältnissen: PERC-Module können auch bei schwachen oder diffusen Lichtverhältnissen eine bessere Leistung erzielen. Dadurch eignen sie sich gut für den Einsatz in Regionen mit weniger Sonneneinstrahlung oder für den Einsatz bei bewölktem Wetter.
Sie sind außerdem in den Morgen- und Abendstunden effizienter als normale Solarzellen, da dann besonders viel rotes Licht auftrifft. PERC-Module eignen sich deshalb auch gut für Ost-West-Anlagen.Verbesserte Temperaturregulierung: PERC-Module haben eine verbesserte Temperaturregulierung im Vergleich zu herkömmlichen Modulen. Das bedeutet, dass sie ihre Leistung besser halten können, auch wenn die Modul- und Umgebungstemperatur steigt. Klassische Modelle verlieren schnell an Leistung, wenn sie sich stark erwärmen, wie es auf Hausdächern oft der Fall ist. Das liegt auch an der entstehenden Stauwärme auf der Rückseite des Moduls.
Nachteile von PERC-Modulen
Höhere Kosten: Aufgrund des höheren Wirkungsgrades und der besseren Leistung, kosten PERC-Module auch etwas mehr als herkömmliche Solarmodule.
Komplexere Herstellung: Die Produktion von PERC-Modulen erfordert zusätzliche Schritte und spezielle Materialien, was den Preis ebenfalls etwas steigert.
Schnellere Degradation: Man nimmt an, dass PERC-Module durch ihre beidseitige dielektrische Beschichtung schneller an Leistung verlieren, da mehr Wasserstoff ins Innere der Zelle eindringen kann. Dadurch verschlechtert sich die Effizienz der Solarzelle schneller als bei klassischen Modellen, die nur eine dielektrische Schicht aufweisen.
Prüfen Sie unbedingt die Leistungsgarantien der Hersteller, hier ist ersichtlich, wie viel Leistung die Module nach 20 oder 30 Jahren noch erbringen müssen. Üblich ist eine garantierte Leistung von 80 bis 90 % nach 25 Jahren.
Was kosten PERC-Module?
PERC-Solarmodule kosten etwa zwischen 250 bis 400 € pro kWp (Kilowattpeak), während herkömmliche Module bei 200 bis 300 € pro kWp liegen.
Um eine PV-Anlage mit einer Leistung von 10 kWp auszustatten, sollten Sie 3.000 bis 4.000 € für die PERC-Solarmodule einkalkulieren. Hinzu kommen noch die Kosten für den Wechselrichter, die Verkabelung und optional den Stromspeicher. Außerdem kommen noch Montage- und Installationskosten hinzu. Als groben Richtwert kann man zwischen 22.000 € – 30.000 € für eine komplette 10 kWp Solaranlage rechnen.
Hersteller von PERC-Modulen
Es gibt mittlerweile viele verschiedene Hersteller von Solarmodulen mit PERC-Technologie. Die meisten Ausführungen haben dabei eine Leistung von ca. 400 Watt pro Modul.
Diese Leistungsgröße hat sich besonders etabliert, da sie einen praktischen Kompromiss aus hoher Leistung und kompakter Größe des Moduls darstellt. So kann es auf vielen Flächen zum Einsatz kommen und ist insbesondere für private PV-Anlagen eine beliebte Lösung.
Hersteller | Modell | Leistung | Preis pro Modul | Preis pro kWp |
JAM54S30 | 410 W | 157 € | 383 € | |
Ja Solar | JAM54D50 | 400 W | 125 € | 313 € |
Bluesun | BSM480PM5 | 480 W | 120 € | 250 € |
Panel Vision GM 3.0 | 385 W | 300 € | 780 € | |
HiE_S440HG | 440 W | 117 € | 266 € | |
LR4-60HPB | 375 W | 179 € | 477 € |
Weitere PV-Technologien
Neben der vorgestellten PERC-Technologie hat die Entwicklung in der Photovoltaik-Forschung noch weitere interessante Technologien hervorgebracht. Es gibt neben den PERC- auch noch HJT-Module, TOPCon-Solarzellen und bifaziale Module.
Worum es sich dabei handelt, erklären wir Ihnen in kurzen Worten.
HJT-Module
HJT-Module werden auch Heterojunction-Module genannt. Das ist eine neue zukunftsweisende Technik in der Solarforschung, die auf einer Kombination von kristallinen Solarzellen und Dünnschichtzellen basiert. Durch die Kombination der beiden Zellarten kann ein breiteres Spektrum des Sonnenlichts zur Stromerzeugung genutzt werden.
TOPCon-Module
Topcon-Solarmodule bestehen aus einer Art von Solarzellen, die auf der Topcon-Technologie basieren. Bei diesen Zellen befindet sich die Rückkontaktschicht auf der Oberseite des Moduls, statt auf der Rückseite, wie bei herkömmlichen Solarzellen. Die Grundidee ist, den direkten Kontakt der metallischen Anschlusskontakte mit der Siliziumschicht zu verhindern. Das erhöht die Effizienz der Module.
TOPCon-Module sind noch relativ neu auf dem Markt. Ihre Erfindung wurde vom Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme gemacht.
Bifaziale PV-Module
Bifaziale Solarmodule sind spezielle Module, die sowohl auf der Vorder– als auch auf der Rückseite Solarzellen haben, die das Sonnenlicht in Strom umwandeln können, deswegen auch bifazial genannt. “Bifazial” bedeutet wörtlich übersetzt zweigesichtig.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Solarmodulen nutzen bifaziale Module auch das reflektierte Licht ihrer Rückseite, wodurch ihre Energieerzeugungseffizienz erhöht wird. Dieser Effekt kommt allerdings nur wirklich zum Tragen, wenn die Module senkrecht oder im Winkel aufgestellt werden.
Fazit
Die relativ neue PERC-Technologie hat viele Vorteile, die sie besonders für Besitzer von Photovoltaikanlagen ohne Stromspeicher interessant machen. Denn gerade in den Morgen- und Abendstunden kann mit dieser Art von Modulen besonders effizient Strom erzeugt werden.
Der erhöhte Stromertrag pro Modul ist auch attraktiv für Interessenten von PV-Anlagen, die eine geringere oder begrenzte Dachfläche zur Verfügung haben.