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Alterung
Die Alterung (Zellalterung) eines Solarmoduls verläuft sehr langsam. Der Fachbegriff lautet Degradation und beschreibt den Rückgang des Solarzellenwirkungsgrades. Insbesondere amorphe Solarzellen erfahren in den ersten Jahren eine hohe Degradation.
Kristalline Module haben noch nach über 20 Jahren einen empirisch belegten Wirkungsgrad von über 90% ihrer ursprünglichen Nennleistung.
AM
Luftmasse. Maß für Minderung der Einstrahlungsleistung infolge der Luftmasse. Der Wert 1,5 steht z.B. dafür, dass die Sonnenstrahlen hierbei das 1,5-fache der Atmosphärenhöhe durchlaufen, weil sie schräg auftreffen. Dies entspricht sehr gut den sommerlichen Gegebenheiten in Mitteleuropa von Norditalien bis Mittelschweden. Im Winter steht die Sonne in unseren Breiten erheblich tiefer, und ein Wert von AM 4 bis AM 6 ist hier realistischer.
Amortisation
Unter Amortisationszeit versteht man in der Photovoltaik den Zeitraum, die die PV-Anlage benötigt um die Investitionskosten einzuspielen. Eine eigenfinanzierte PV-Anlage benötigt ca. 9-11 Jahre bis zur Amortisation. Eine zu 100% fremdfinanzierte Anlage benötigt ca. 13-16 Jahre bis zur Amortisation.
Amorphe Solarzellen
Eine Variante von Dünnschicht-Solarzellen. Zur Herstellung wird eine dünne, nicht-kristalline Siliziumschicht durch Aufdampfung auf ein Trägermaterial wie z. B. Glas oder Metall aufgetragen. Dadurch wird weniger Silizium benötigt als für kristalline Solarzellen, entsprechend günstiger ist der Preis. Allerdings ist auch der Wirkungsgrad geringer.
Azimut
Der Azimut bezeichnet den Winkel der horizontalen Ausrichtung der Anlage. Er wird typischerweise von Süden aus im Uhrzeigersinn positiv gezählt und in Grad angegeben. Beispielsweise bedeutet -90º Ostausrichtung, -45º Südostausrichtung, 0º Südausrichtung, +45º Südwestausrichtung und +90º Westausrichtung.
B
Batterie
Batterien (Akkumulatoren) werden gebraucht, um elektrische Geräte netzunabhängig zu betreiben. Es gibt zahlreiche Energiespeichertechniken: elektrochemische (Blei-, Nickel-, Cadmium-, Lithium-Akkus), elektrostatische (Superkondensatoren), elektromechanische (Schwungräder und Druckluft), thermochemische (Wasserstoff-Brennstoffzelle).
Batterie Controller
Der Batterie Controller ist eine Elektronikkomponente, die die Aufgabe hat, das Batteriepaket vor zu hohen Lade- und Entladeströmen, vor zu hohen oder zu niedrigen Betriebstemperaturen und vor zu hohen Lade- und Entladespannungen zu schützen. Außerdem hat es meist die Aufgabe, die einzelnen Zellen im Batteriepaket zu balancen (s. Balancing) und den Zustand der Batterie über einen Datenbus an den Bidirektionalen Wechselrichter zu übergeben.
Blockgussverfahren
Dieses Verfahren dient zur Herstellung von polykristallinem Silicium. Das Reinstsilicium wird in einem Tiegel mit Hilfe einer Induktionsheizung aufgeschmolzen und dann in eine quadratische Wanne gegossen, in der es möglichst langsam abgekühlt wird. Dabei sollen möglichst große Kristallite in den Blöcken entstehen.
Bypass-Dioden
Bei Photovoltaik-Anlagen in Serienschaltung kann bereits ein teilbeschattetes Modul zu einer Ertragsverminderung führen. Um dies zu vermeiden leiten Bypass-Dioden den Strom am abgeschatteten Modul vorbei bzw. schließen diesen Bereich kurz. Die Bypass-Dioden befinden sich meist in der Anschlussdose.
D
Diffusionszelle
Bei der Einstrahlung des Sonnenlichtes auf die Solarzelle, entstehen Löcher und Elektronen (Lichtabsorption). Diese bewegen sich nur durch Diffusion bis in die Raumladungszone und werden dort durch das elektrische Feld des pn-Übergangs getrennt. Typisches Beispiel einer Diffusionszelle ist die kristalline Siliziumsolarzelle.
Driftzelle
In einer Driftzelle befindet sich die gesamte Absorptionszone der Solarzelle im Bereich des elektrischen Feldes der Solarzelle. Die Ladungsträger werden nach ihrer Erzeugung durch das elektrische Feld getrennt und driften (Bewegung im elektrischen Feld) in entgegengesetze Richtungen. Typisches Beispiel für eine Driftzelle ist die amorphe Solarzelle.
Dünnschichttechnik
Bezeichnung für die Herstellungstechnik von Dünnschichtsolarzellen, die direkt auf ein kostengünstiges Trägermaterial (Glas, Metallfolie, Kunststofffolie) abgeschieden werden. Vorteile der Dünnschichttechnik sind Material- und Energieeinsparungen beim industriellen Herstellungsprozess, die einfache Dotierbarkeit und die Möglichkeit, großflächige Solarzellen mit integrierter Serienverschaltung zu produzieren.
Dünnschichtverfahren
Verfahren zur Herstellung von Solarzellen. Hierbei werden photoaktive Halbleiter in Form dünner Schichten auf ein kostengünstiges Trägermaterial (i.d.R Glas) aufgebracht. Spezielle Verfahren sind das. Aufdampf-Verfahren, Sputter-Verfahren oder elektrolytische Bäder. Als Halbleitermaterial wird amorphes Silizium, Kupfer Indium Diselenid (CIS) und Cadmium Tellurid (CdTe) eingesetzt.
Die hohe Lichtabsorption dieser Materialien erlauben, physikalisch betrachtet, Schichtdicken unter 0,001 mm. Die Herstellungstemperatur liegt, im Vergleich zur kristallinen Zellproduktion (bis zu 1500° C) bei geringen 200° C bis 600° C.
Der geringere Material- und Energieverbrauch und das Potential bei der Fertigungsautomatisierung bieten beträchtliche Einsparpotenziale gegenüber der herkömmlichen kristallinen Siliziumtechnologie.
Dünnschichtzelle
Im Dünnschichtverfahren hergestellte Solarzelle. Als Halbleitermaterial wird u.a. amorphes Silizium, Kupfer Indium Diselenid (CIS) und Cadmium Tellurid (CdTe) eingesetzt.
Dünnschicht-Zellen sind in ihrer Form nicht an standardisierte Wafergrößen gebunden, wie dies bei den kristallinen Zellen der Fall ist. Das Trägermaterial ermöglicht, unter Berücksichtigung der optimalen Verschaltung nur gleichgroßer Zellen, beliebige Zuschnitte.
Dynamische Leistungsreduzierung
PV Anlagen die eine Leistungsreduzierung nach VDE wählen, dürfen max. 70% ihrer Nennleistung am Netzeinspeisepunkt einspeißen. Durch eine geeignete Steuerung und Messtechnik kann die maximale Nennleistung dynamisch nach dem aktuellen Verbrauch gesteuert werden. Somit muss die PV-Anlage weniger abgeregelt werden.
E
EEG
Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) fördert den Ausbau von Strom- und Wärmeerzeugung aus erneuerbaren Energien. Die Netzbetreiber sind dazu verpflichtet für jede produzierte Kilowattstunde (kWh) – etwa Solarstrom – einen bestimmten Betrag zu bezahlen. Die Höhe der Vergütung richtet sich danach, ob der Strom in das öffentliche Netzt eingespeist wird oder direkt genutzt wird. Der festgelegte Satz sinkt jährlich um einen bestimmten Prozentsatz (Degression).
Efg-Verfahren
Das EFG-Verfahren (Edge-defined Film-fed Growth ) ist eine in der Zellproduktion eingesetzte Fertigungstechnologie. Dabei wird ein achteckiges, bis zu 5m langes Trägerelement aus Graphit in die Siliziumschmelze getaucht. Beim Rausziehen entstehen bis zu ca. 6,5 m lange achteckige Röhren mit 10 oder 12,5 cm Seitenlänge und einer mittleren Wandstärke von 0,3 mm. Aus den acht Seiten des Oktagons werden die Wafer geschnitten. Dabei gehen weniger als 10% des Materials verloren.
Einkristall
Einkristalle (monokristalin) zeichnen sich durch eine völlig regelmäßige Struktur (Atomanordnung) aus. In der Zellproduktion nutzt man vornehmlich das Czochralsky-Verfahren zur Herstellung von einkristallinen Silizium. Dabei wird ein Kristallkeim mit definierter Orientierung in die Siliziumschmelze getaucht und unter langsamen Drehen herausgezogen. Es entsteht ein zylinderförmiger Einkristall mit bis zu 30 cm Durchmesser und mehreren Metern Länge. Die runden Einkristalle werden zu Stangen abgefast und dann mit Drahtsägen in etwa 0.3 mm dicke Scheiben (Wafer) geschnitten.
Einspeisevergütung
Gesetzliche Vorgabe zur Förderung von Photovoltaikanlagen. Einspeisevergütung erhält man, wenn man seinen produzierten Solarstrom über ein netzgekoppeltes System in das öffentliche Netz einspeist. Für jede Kilowattstunde erhält man dafür einen staatlichen Festpreis garantiert 20 Jahre lang. (Siehe EEG).
Einspeisezähler
Wird in einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage neben dem normalen Stromzähler installiert. Misst die von der Photovoltaikanlage produzierte und dann ins öffentliche Netz eingespeiste Strommenge in Kilowattstunden (kWh). Auf Grundlage dieser Messung wird ermittelt, wie viel Strom Sie Ihrem Stromnetzbetreiber in Rechnung stellen können (Einspeisevergütung).
Elektrolumineszenz-Messung
Bei der Elektrolumineszenz-Messung wird Spannung von außen an die Solarmodule angelegt, um die Strom leitenden Stellen festzustellen. So können eventuelle Risse als Folge von Transportschäden aufgespürt werden, die mit dem bloßen Auge nicht erkennbar sind. Dazu stehen zwei Kameras zur Verfügung, die stichprobenartig eingesetzt werden.
Elektromobilität/E-Mobility
Ganz allgemein gesprochen bezeichnet Elektromobilität die Nutzung von elektrisch betriebenen Fahrzeugen im Güter- und Personenverkehr. Reine Elektrofahrzeuge benötigen keinen Kraftstoff, sondern fahren allein mit Strom, den sie aus der eingebauten Batterie beziehen. Während der Fahrt sind sie lokal emissionsfrei, d.h. sie stoßen keinerlei Schadstoffe und Treibhausgase aus.
Emissionen
Der Berechnung der erzielbaren Einsparung von CO2-Emissionen durch den Einsatz von Photovoltaik-Anlagen liegen die bei der konventionellen Erzeugung einer Kilowattstunde Strom anfallenden Durchschnittsemissionen zugrunde. Diese variieren mit dem nationalen Energiemix (bestehend aus Kohlekraftwerken, Kernkraftwerken, Wasserkraftwerken, Windkraftwerken, Solarstrom etc.) und liegen konservativen Berechnungen zufolge in Deutschland bei rund 650 kg je 1000 kWh Strom.
Für die Ökobilanz muss von der erzielten CO2-Gesamteinsparung noch die zur Herstellung der Photovoltaik-Anlagenkomponenten angefallene Emission in Abzug gebracht werden. Diese variiert mit der verwandten Zelltechnologie. Monokristalline Zellen haben durch den energetisch aufwendigeren Produktionsprozeß einen höheren CO2-Ausstoß als polykristalline Zellen. Den geringsten produktionsbedingten CO2-Ausstoß haben Dünnschicht-Zellen. Für Photovoltaik-Anlagen aus polykristalline Zellen liegen die produktionsbedingten CO2-Emmisionen bei ca. 2,5t je kWpeak-Anlagenkapazität.
ENS
ENS ist die Abkürzung für "Einrichtung zur Netzüberwachung mit zugeordnetem Schaltorgan in Reihe". ENS ist eine automatische Freischaltstelle für kleine Stromerzeugungsanlagen (bis 30 kWp). Sie garantiert, dass sich der Wechselrichter bei Stromausfall oder Netzabschaltung auf jeden Fall selbständig vom AC-Netz trennt, um eine Inselbildung und dadurch erfolgende Rückspeisungen in das Stromnetz, die zu gefährdenden Auswirkungen führen könnten, zu verhindern.
EPC
Die Abkürzung für Engineering, Procurement & Construction (deutsch: Planung, Beschaffung und Bau) wird international genutzt, um die vollständige Abwicklung von Bauprojekten durch einen Generalunternehmer oder –übernehmer wie SYBAC Solar zu beschreiben. Der Auftragnehmer verpflichtet sich, bis zu einem definierten Termin schlüsselfertig zu übergeben – üblicherweise zum Festpreis.
Erneuerbare-Energien-Gesetz
Abkz. EEG. Gesetz zur Förderung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen. Dient vorrangig dem Klimaschutz und gehört zu einer ganzen Reihe gesetzlicher Maßnahmen anhand derer die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern wie Erdöl, Erdgas oder Kohle verringert werden soll.
EVA
Die Abkürzung steht für Ethyl-Vinyl-Acetat, in dieses Folienmaterial werden die Solarzellen bei der Produktion luftdicht eingeschweißt, um sie dauerhaft vor Feuchtigkeit und Korrosion zu schützen. Zum Einbetten wird das EVA geschmolzen, dann werden die Zellen eingebettet, diesen Prozess nennt man auch „Laminierung“.
F
Farbstoffzelle
Die Farbstoffzelle (Grätzel-Zelle) ist ein neuartiger Solarzellentyp, der 1991 von dem Schweizer Professor Michael Grätzel vorgestellt wurde und sich in Zukunft zur preisgünstigsten Alternative zur Siliziumtechnologie entwickeln könnte. Grundmaterial der Farbstoffzelle ist der Halbleiter Titandioxid (Ti02). Sie funktioniert nicht auf der Basis eines pn-Übergangs im Halbleiter, wie in herkömmlichen Zelltechnologien, sondern absorbiert das Licht in einem organischen Farbstoff, der in einer Art Photosynthese Energie aus Sonnenlicht gewinnt.
Flasher
Ein Flasher ist eine technische Messeinrichtung (Simulationsraum), bei der das Modul einem kurzzeitigen Lichtblitz unter STC-Bedingungen ausgesetzt wird. Als Standard Test Condition (STC) wird eine Einstrahlung auf die Modulebene von 1000 W/m² bei einer Modultemperatur von 25° C definiert. Es werden dabei Werte von Spannung, Strom und als Multiplikator die Leistung ermittelt.
Füllfaktor
Mit dem Füllfaktor wir die Qualität von Solarzellen beschrieben. Er ist definiert als Quotient von MPP-Leistung und der theoretisch maximalen Leistung, die sich aus dem Produkt von Kurzschlussstrom und Leerlaufspannung ergibt. Er ist ein Maß dafür, wie gut eine Solarzelle in der Lage ist, die durch Licht erzeugten Ladungsträger zu sammeln. Der Füllfaktor beträgt bei kristallinen Solarzellen etwa 0,75 bis 0,85 und bei amorphen Solarzellen 0,5 bis 0,7.
G
Globalstrahlung
Summe aus direkter Strahlung und diffuser Strahlung auf die Horizontale. Die Erdatmosphäre verringert die Strahlungsleistung der extraterrestrischen Solarstrahlung (Solarkonstante) durch Absorption, Reflexion und Streuung, so dass sich die Bestrahlungsstärke auf der Erdoberfläche in unseren Breiten auf ca. 1000 W/qm (Sommer, klarer Himmel, Mittagszeit) verringert. Das Sonnenenergieangebot schwankt in Abhängigkeit von meteorologischen Bedingungen und astronomischen Gesetzmäßigkeiten (die u.a. den jahreszeitlichen Verlauf bestimmen).
Grid
In der Photovoltaik bezeichnet Grid die metallische Leiterbahn, die an der Oberfläche einer Solarzelle die gesammelten Ladungsträger ableitet. Um die Leistungsverluste zu minimieren sollte ein Grid möglichst wenig der Solarzellenoberfläche bedecken und einen möglichst kleinen elektrischen Widerstand haben.
H
Hagel
Nach IEC 61215 zertifizierte Solarmodule halten normalen Hageleinwirkungen stand. Bestandteil des Zertifizierungsverfahren nach IEC 61215 ist ein Hageltest. Hierbei werden Eiskugeln mit einem Durchmesser von 25mm mit einer Geschwindigkeit von 23m/s auf 11 Aufschlagstellen gerichtet.
Die von uns verwendeten Module sind alle IEC 61215 (kristalline Module) bzw. IEC 61646 (Dünnschichtmodule) zertifiziert.
Hot Spot
Hot Spots entstehen bei Abschattung einer einzelnen Solarzelle in einer Reihenschaltung auf einem Modul. Eine solche Zelle verhält sich wie ein ohmscher Widerstand und kann sich, wenn der Strom der übrigen Zellen hindurchfließt, bis zur Zerstörung erhitzen. Um dies zu vermeiden, werden Bypassdioden parallel zu den einzelnen Zellen geschaltet.
I
IEC 61215
Die IEC 61215 bzw. EN 61215 beschreiben auf der Grundlage möglicher Alterungseinflüsse die verschiedensten Qualifikationstests zur künstlichen Beanspruchung der Materialien von PV-Modulen. Im einzelnen werden die folgenden Beanspruchungsgruppen unterschieden:
Sonnenlicht inkl. UV
Klima (Kälte, Wärme, Feuchte, Klimawechsel)
Mechanische Belastung (Hagel, Windsog, -druck, Schnee)
Die Prüfungen gelten als bestanden, wenn nach den Qualifikationstests keine wesentlichen visuellen Schäden erkennbar sind und die Leistungsabgabe sowie die Isolationseigenschaften sich nicht oder nur unwesentlich gegenüber dem Eingangszustand verändert haben. Das Prüfzertifikat entsprechend der IEC 61215 hat sich in den vergangenen Jahren als Qualitätszeichen für kristalline PV-Module durchgesetzt. Inzwischen wird ein solches Zertifikat von den meisten Bewilligungsstellen für nationale und internationale Fördermaßnahmen gefordert.
IEC 61646 ist die entsprechende Prüfnorm für Dünnschichtmodule.
Inselsystem
Beim Inselsystem wird der erzeugte Strom der Photovoltaik-Anlage nicht ins Stromnetz eingespeist, sondern vor Ort verbraucht oder in Batterien zwischengespeichert.
Ein großes Potenzial für den Einsatz von Inselsystemen besteht in Entwicklungsländern,wo häufig noch weite Landstriche ohne Stromversorgung auskommen müssen. Aber auch in den Industrieländern werden durch technische Neuentwicklungen und kostensenkende Produktions-verfahren neue Potenziale erschlossen.
K
KfW-Förderung
Die KfW bietet im Bereich Bauen, Wohnen, Energiesparen ein breites Spektrum an Programmen, die zur Finanzierung von Investitionen in Wohnimmobilien dienen. Förderzwecke sind die Schaffung von Wohneigentum, die energetische Gebäudesanierung, das Modernisieren von Wohnraum, die Errichtung von sparsamen Neubauten sowie Photovoltaikanlagen, z.B. Programm Erneuerbare Energien - Speicher (Nr. 275).
Konzentratorzellen
Konzentratorzellen sind komplexe Zellen die aus verschiedenen übereinander gestapelten Schichten aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Die einzelnen Schichten sind auf verschiedene Lichtspektren optimiert. Da die Herstellung dieser Zellen (im engl. multijunktion cells) sehr kostspielig ist, verwendet man zur optimalen Nutzung Linsen, die das Sonnenlicht auf nur wenige quadratzentimeter große Zellen bündeln.
Konversionsfläche
Diese Flächen aus wirtschaftlicher, verkehrlicher, wohnungsbaulicher oder militärischer Nutzung mit ökologischer Belastung - beispielsweise ehemalige Flughäfen, Kasernengelände, Mülldeponien oder Industriebrachen - werden bei der Umnutzung zum Solarpark durch das EEG mit besonders hohen Einspeisevergütungen gefördert.
Kristalline Solarzellen
Bestehen aus hochreinem, kristallinen Silizium. Je nach der Kristallstruktur unterscheidet man monokristalline Solarzellen und polykristalline Solarzellen. Grundsätzlich verfügen kristalline Solarmodule über einen höheren Wirkungsgrad als Dünnschicht-Solarmodule und bringen auf wenig Fläche mehr Gewinn.
L
Leistungskoeffizient
Der Leistungskoeffizient gibt an, um welchen Prozentsatz die Leistung variiert, wenn sich das Modul um 1° C erwärmt oder abkühlt. Dieser Wert sollte möglichst niedrig sein, damit das Modul an warmen Tagen eine möglichst hohe Leistung erbringen kann.
Die angegebene Modulnennleistung wird unter Standart-Test-Bedingungen bei 25° ermittelt.
Leistungband
Im sogenannten Bändermodell, mit dem die elektrische Leitfähigkeit, speziell die der Halbleiter erklärt wird, gibt es zwei Energiebänder (Leitungsband und Valenzband). Die Valenzelektronen - die als Ladungsträger dienen- befinden sich im Valenzband; das Leitungsband ist nicht mit Elektronen besetzt. Wird jedoch einem Halbleiter eine thermische oder photonische Energiemenge zugeführt, die im Bereich der Bandlücke liegt, so werden Valenzelektronen in das Leitungsband angeregt. Diese Elektronen im Leitungsband können Energie von einem elektrischen Feld aufnehmen und machen das Material (zusammen mit den entstandenen Defektelektronen, d. h. "Löchern" im Valenzband) leitfähig.
Lochsäge
Die Lochsäge findet bei der Herstellung der Siliziumscheiben (Wafer) Verwendung. Das Sägeblatt einer Lochsäge ist ein sehr dünnes Stahlblech, das wie ein Trommelfell über eine drehbare Trommel gespannt wird. Das Stahlblech hat im Zentrum ein Loch, dessen Rand mit Diamantsplittern besetzt ist. Die Schnittverluste betragen nur 0,2 bis 0,3 Millimeter.
M
Majoritätsladungsträger
Bezeichnung der Ladungsträgerart eines Halbleiters, die je nach Dotierung häufiger vorkommt. Beim photovoltaischen Effekt entstehen aufgrund der Absorption der eindringenden Photonen Elektronen-Loch-Paare. In der p-Zone befinden sich die Elektronen in der Minderheit (Minoritätsträger), während die Löcher hier die Majoritätsträger sind. Bei n-Dotierung sind die Majoritätsträger die Elektronen.
Mis-Zelle
MIS-Zelle ist die Abkürzung für Metal-Insulator-Silicon, engl. für Metall-Isolator-Silizium. Dieser Solarzellentyp enthält im Unterschied zu den konventionellen Solarzellen keinen pn-Übergang. Die Funktion der Ladungstrennung erfüllt hier eine elektrische Inversionsschicht aus Siliziumdioxid mit eingebauten Cäsiumatomen. Der Vorteil liegt in der Vereinfachung des Herstellungsprozesses, bei der keine Hochtemperaturschritte zur Dotierung benötigt werden.
Modul
Ein Modul besteht aus mehreren Reihen von Solarzellen, die mit Hilfe von Lötbändchen elektrisch miteinander verbunden sind. Es besteht aus mehreren Schichten: auf der Vorderseite sorgt ein spezielles Solarglas für Stabilität. Darauf folgt eine lichtdurchlässige Zwischenfolie, auf der die Zellreihen – sog. Strings – platziert werden. Eine weitere Zwischenfolie und eine stabile Rückseitenfolie komplettieren das Modul. Durch Lamination verbinden sich die Folien mit dem Glas, sodass die empfindlichen Solarzellen vor Witterungseinflüssen geschützt sind. Solarstrommodule sind gerahmt und ungerahmt erhältlich.
Modulwirkungsgrad
Der Modulwirkungsgrad gibt das Verhältnis zwischen der abgegebenen elektrischen Leistung und der eingestrahlten Leistung eines Solarmoduls an. Ein Wirkungsgrad von 10% bedeutet, dass für ein kWpeak Modulleistung 10m² Fläche benötigt werden. Bei einem Wirkungsgrad von 12,5% benötigt man nur 8m² Fläche zur Installation eines kWpeaks. Höhere Wirkungsgrade führen zu mehr Leistung bei gleicher Fläche.
Monokristalline Solarzellen
Erkennt man an ihrer schwarzen bis bläulichen Farbe. Im Unterschied zu polykristallinen Solarzellen bestehen sie aus einem einzigen Kristall und haben den höchsten Wirkungsgrad im Vergleich zu anderen Siliziumzellen. Monokristalline Solarzellen haben eine Lebensdauer von mehr als 20 Jahre und werden bevorzugt dort eingesetzt, wo nur eine begrenzte Fläche zur Stromerzeugung zur Verfügung steht.
MPP-Tracking
Damit eine Solaranlage immer am Maximum Power Point (MPP) arbeitet, regelt ein sogenannter MPP-Tracker (Tracker kommt aus dem Englischen und bedeutet Nachführeinrichtung bzw. Verfolger) die elektrische Leistungsentnahme. Für einen optimalen Energieertrag variiert der MPP-Tracker durch kleine Änderungen der Spannung den Punkt an dem das Produkt aus Strom und Leistung optimal ist und passt den Eingangsspannungswert in Richtung höherer Leistung an.
MWP
In Megawatt wird die Leistung von Solarkraftwerken gemessen. Das kleine „p“ dahinter steht für Peak, engl. für Spitze. Mit diesem Wert wird die Nennleistung von Solarmodulen und Photovoltaikanlagen angegeben, die unter standardisierten Testbedingungen (STC – Standard Test Conditions) bei einer Einstrahlung von 1000 W/m² und 25º C Modultemperatur erreicht wird.
N
Netzgebunden
Netzgebunden bezeichnet die Anbindung der Photovoltaik-Anlage an ein öffentliches Stromnetz. Der erzeugte Strom wird hierbei ins öffentliche Stromnetz eingespeisst und vergütet (zur Vergütung siehe Förderung).
Im Gegensatz zu Inselsystemen, bei denen die PV-Anlage nicht ans Stromnetz angeschlossen wird.
Netzkopplung
(Netzparallelbetrieb) Anschluss einer Photovoltaikanlage über einen Wechselrichter an das Netz des Stromversorgers zur vollständigen oder teilweisen Einspeisung des photovoltaisch erzeugten Stroms. Netzgekoppelte Photovoltaikanlagen benötigen keinen Energiespeicher. Diese Funktion wird quasi vom Stromversorgungsnetz übernommen.
P
p-Dotierung
Dotare (lat.); ausstatten. Eine Dotierung bezeichnet das in der Halbleitertechnik das Einbringen von Fremdatomen in eine Schicht oder das Grundmaterial eine integrierten Schaltkreises. Bei der p-Dotierung werden dreiwertige Elemente, die so genannten Akzeptorne, in das Siliciumgitter eingebracht und ersetzen dafür die vierwertigen Silicium-Atome.
Peakleistung
Spitzenleistung eines Solarmoduls (engl. peak = Spitze). Wird mit einem kleinen „p“ hinter der Energieleistung Kilowatt gekennzeichnet: kWp. Die Peak-Leistung gibt die Leistung an, die ein Solarmodul unter Standardtestbedingungen (STC) erzeugt. Sie wird häufig auch als Nennwert oder Nennleistung bezeichnet.
Performance Ratio
Die Performance Ratio ist definiert als das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen und dem theoretisch möglichen Energieertrag einer Photovoltaik-Anlage. Die Perfomance Ratio ist ein geeignetes Bewertungskriterium zur Feststellung der Qualität der Anlagenkonfiguration, weil Sie alle Komponenten und ihr Zusammenspiel berücksichtigt. Sie ist unabhängig von der Ausrichtung der Photovoltaik-Anlage und der Globalstrahlung.
Photoelktrochemische Solarzelle
Eine photoelektrochemische Solarzelle arbeitet auf der Basis eines Elektrolyten. Die Absorption und der Transport der Ladungsträger sind in dieser Zelle entkoppelt. Die Absorption findet in der Sensibilisierungsschicht statt, im Elektrolyt findet der Ladungstransport durch Ionen statt.
Photon
Photon ist ein Elementarteilchen, das sich als Energiepaket innerhalb eines Atoms bewegt. In einer Solarzelle kann es seine Energie zur Erzeugung von Elektronen-Loch-Paaren abgeben.
Anschaulich gesprochen sind Photonen die Bausteine elektromagnetischer Strahlung, so etwas wie Lichtteilchen.
Photovoltaik (PV)
Bezeichnet die Technologie die direkt aus dem Licht der Sonne emissionsfrei elektrische Energie erzeugt. Sie basiert auf der Prinzip des photoelektrischen Effekts, bei dem die Energie eines eintreffenden Photons auf ein Elektron übertragen wird, welches sich dann vom Atom löst und damit einen elektrischen Strom generiert. Der Begriff kommt aus dem Griechischen: Photos bedeutet Licht, Volt ist die Einheit für die elektrische Spannung.
PID Effekt
Spannungsinduzierte Degradation.
Wenn der Solargenerator (Solarmodul oder Solaranlage) ein positives Potential zur Erde hat, sammeln sich unter Umständen negative Aufladungen an der Zelloberfläche. Diese Aufladungen sollten eigentlich zum Rückkontakt der Zelle fließen und so zur Stromproduktion beitragen. Stattdessen aber fließen diese Aufladungen über das Einkapselmaterial (EVA) und auch dem Frontglas zum Rahmen und tragen somit nicht zum Wirkungsgrad bei. Der PID-Effekt kann sich verstärkt bei hohen Systemspannungen zeigen.
Q
Quantenausbeute
Die Quantenausbeute einer Solarzelle beschreibt das Verhältnis zwischen der Anzahl der gesammelten Elektronen und der Anzahl der eingestrahlten Photonen in Abhängigkeit von der Wellenlänge.
Der Wirkungsgrad der photovoltaischen Energieumwandlung ist für die praktische Anwendung von Photovoltaik-Anlagen von ausschlaggebender Bedeutung. Bei den klassischen photovoltaischen Einrichtungen, wie Solarzellen, kann die Generationsquantenausbeute GQE, also die Anzahl der erzeugten Elektronen-Loch-Paare pro Strahlungsquant, maximal gleich 1 werden. Damit wird auch die meßbare interne Quantenausbeute IQE maximal gleich 1. Bisher wurde angenommen, daß der Wert 1 nicht überschritten werden kann, und daß der Anteil der Photonenenergie, der die von der Bandlücke des Halbleiters abhängige, für die Erzeugung eines Elektronen-Loch-Paares erforderliche Energie übersteigt, als Wärme verloren geht.
R
Reflexionsstrahlung
Die von der Umgebung auf eine Empfangsfläche geworfene direkte und diffuse Sonnenstrahlung wird als reflektierte Solarstrahlung (Reflexionsstrahlung) bezeichnet.
Helle Reflexionsflächen, welche die Sonneneinstrahlung auf einen nahe liegenden PV-Generator reflektieren, erhöhen den Stromertrag.
Roll-to-Roll Prozess
Der roll-to-roll Prozess ist ein billiger industrieller Produktionsprozeß für Dünnschichtsolarzellen auf Basis von Metall- oder Plastikfolie. Dabei wird das flexible Substrat von einer Rolle abgewickelt, in den Prozeßkammern beschichtet und am anderen Ende einer solchen Produktionslinie wieder aufgerollt.
S
Schatten
Schatten bzw. Verschattungen auf der Generatorfläche sollten weitestgehend vermieden werden. Schatten werden in sogenannte Kernschatten und Halbschatten unterschieden. Kernverschattungen sind für die Photovoltaik-Anlage noch weitaus kritischer. Der Schattenwurf von Kernverschattungen errechnet sich durch die Multiplikation des Durchmessers des verschattenden Objektes mit 108.
Schutzklasse
Die Schutzklasse (IP) beschreibt in der Photovoltaik die Einsatzmöglichkeiten von Wechselrichtern. Die Erste Ziffer beschreibt den Schutz gegen mechanische Beanspruchung (Berührungsschutz und Fremdkörperschutz). Die zweite Kennziffer den Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Wasser. Je höher die Zahl, desto höher der Schutz.
Beispiele:
IP54 = Staubgeschützt / gegen Spritzwasser aus allen Richtungen geschützt
IP65 = Staubdicht / gegen Strahlwasser aus allen Richtungen geschützt
Serienschaltung
Die Serienschaltung (Serienverschaltung) findet bei der Herstellung großflächiger Module in der Dünnschichttechnik Verwendung. Dabei werden die Materialien mit einen Laser oder durch mechanisches Kratzen in 0,5 bis 2cm breite Zellstreifen geschnitten. Eine Verbindung der Vorderseite einer Solarzelle mit der Rückseite der Nachbarzelle ergibt die Serienschaltung. Die Möglichkeit der integrierten Serienverschaltung ist neben der Materialersparnis ein Hauptvorteil der Dünnschichttechnik.
Silizium
Chemisches Element, das vier Bindungen mit Nachbaratomen eingehen und dabei harte und spröde Kristalle mit stabiler Diamantstruktur bilden kann. Nach Sauerstoff ist Silizium das zweithäufigste Element in der Erdkruste, kommt dort aber nur als Siliziumdioxid SiO2 (Quarz, Sand) vor. Silizium ist der Halbleiter, der bisher für die Elektronikindustrie und die Photovoltaik die wichtigste Rolle spielt. Der Rohstoff Siliziumdioxid kann zu monokristallinem, polykristallinem oder amorphem Silizium verarbeitet werden.
Smart Metering
Ein „intelligenter“ Zähler (auch Smart Meter genannt) ist ein Zähler, der dem Energieversorgungsunternehmen über eingebaute Zusatzfunktionen oder nachträgliche Module ermöglicht, die erfassten Zählerstände über die Ferne auszulesen, es gibt sie für die Sparten Gas, Wasser, Strom und (Fern-)Wärme.
Solarkonstante
Die Intensität der Sonnenstrahlung außerhalb der Erdatmosphäre ist abhängig vom Abstand zwischen Sonne und Erde. Im Verlauf eines Jahres bewegt sich dieser zwischen 147 mrd. und 152 mrd. km. Hierdurch schwankt die Bestrahlungsstärke Eu zwischen 1325 W/m² und 1412 W/m². Der Mittelwert wird als Solarkonstante bezeichnet: Solarkonstante: Eo=1367 W/m2
Sonneneinstrahlung
Bei der Planung einer Photovoltaikanlage gilt es, die Solarmodule möglichst optimal am Sonnenstand und damit am einstrahlenden Licht auszurichten. In Deutschland wird die maximale Sonneneinstrahlung erreicht, wenn die Solarmodule in einem Neigungswinkel von 30° nach Süden ausgerichtet werden. Die Energieausbeute lässt sich steigern, wenn die Solarmodule auf beweglichen Halterungen, sogenannten Nachführsystemen, installiert sind: Damit können sich die Solarmodule immer wieder neu am aktuellen Sonnenstand ausrichten, je nach Jahres- und Tageszeit.
Spannung
Potenzialdifferenz zwischen zwei Punkten, zum Beispiel den beiden Polen einer Batterie. Die Spannung (U) ist die Ursache des elektrischen Stroms (I); beide Größen sind gemäß dem Ohmschen Gesetz (U=R*I) über den Widerstand (R) eines Leiters miteinander verknüpft. Die Maßeinheit der elektrischen Spannung ist Volt (Abk. V).
Standard-Test-Bedingungen
Standard-Test-Conditions (Abk. STC), zu deutsch Standard-Test-Bedingungen, sind normierte Test-bedingungen.
Bei einer senkrechten Einstrahlung von 1000 W/m², einer Temperatur von 25 Grad Celsius und einer Air Mass von 1,5 werden die elektrischen Daten von Solarmodulen bestimmt.
Durch die Standard-Test-Bedingungen wird ein Leistungsvergleich verschiedener Solarmodule möglich.
Stapelsolarzelle
Eine Stapelsolarzelle besteht aus zwei (Tandemzellen), drei (Tripelsolarzellen) oder mehr übereinanderliegenden Solarzellen, die aufgrund ihrer unterschiedlichen Bandlücke unterschiedliche Bereiche des Sonnenspektrums ausnutzen. Stapelzellen reduzieren zudem den Alterungseffekt von Dünnschichtzellen, da die einzelnen Schichten dünner und damit unempfindlicher gegen Lichtalterung sind.
Stromzähler
Bestandteil eines Hausanschlusses. Misst, wie viel Strom aus dem öffentlichen 230-V-Stromnetz verbraucht wird. Mit Hilfe des Stromzählers kann in netzgekoppelten Photovoltaikanlagen der selbst verbrauchte und ins Netz eingespeiste Strom gegenübergestellt und miteinander verrechnet werden.
Systemwirkungsgrad
Der Systemwirkungsgrad berücksichtigt alle Komponenten einer Photovoltaik-Anlage. Er gibt Auskunft über den Anteil der in Form von Sonneneinstrahlung zur Verfügung stehenden Energie zur tatsächlich gewonnenen elektrischen Energie, die zur Nutzung auf der Wechselstromseite anliegt.
T
TCO
Abkürzung für Transparent Conductive Oxide.
TCO-Schichten spielen in Dünnschicht-Photovoltaikmodulen aus Silizium aus zwei Gründen eine zentrale Rolle. Erstens müssen sie eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit aufweisen, um den Solarstrom möglichst widerstandsfrei zu transportieren; zweitens fängt diese Schicht das Licht ein und leitet es durch die photoaktive Siliziumschicht. Die optische Absorption der TCO-Schicht muss gering, das sogenannte Lichteinfangpotenzial (light trapping) möglichst groß sein. Letztlich beeinflussen diese Faktoren die Leistung der Solarmodule und senken direkt die Kosten pro Watt peak.
Tedlar
Tedlar ist eine UV-beständige Polyvinylfluorid-Folie (PVF), die bei der Laminierung von Solarmodulen auf deren Unterseite Verwendung findet. Durch das enthaltene Fluor erfolgt eine stärkere chemische Bindung als in normalen Polymeren, was zu einer deutlichen Verbesserung der Eigenfestigkeit führt. Dadurch ist Tedlar beständig gegen Sonnenstrahlen, Lösungsmittel, Säuren, Basen, Feuchtigkeit und Oxydation.
Temperaturkoeffizient
Gibt an, um wie viel sich die Leerlaufspannung bzw. die Leistung und somit der Wirkungsgrad einer Solarzelle oder eines Moduls pro Grad Celsius verringert, wenn die Zellentemperatur zunimmt. Da die o. g. Größen kristalliner Solarzellen vergleichsweise hohe negative Temperaturkoeffizienten haben, sollten insbesondere Module, die aus kristallinen Siliziumzellen bestehen, ausreichend gut hinterlüftet werden.
Texturierte Oberfläche
Oberflächenstrukturierung, auch Textur genannt. Gezieltes Aufrauhen der Solarzellenoberfläche durch mechanische oder chemische Verfahren. Dies erlaubt eine verbesserte Einkopplung des einfallenden Sonnenlichtes. Bei kristallinen Solarzellen geschieht dies zum Beispiel durch die kontrollierte Herstellung von umgedrehten Pyramidenstrukturen.
V
Valenzband
Im sogenannten Bändermodell, mit dem die elektrische Leitfähigkeit, speziell die der Halbleiter erklärt wird, gibt es zwei Energiebänder (Leitungsband und Valenzband). Das Valenzband ist das höchste Energieband, das noch mit an das Atom gebundenen Elektronen besetzt sein kann. Die Bezeichnung Valenzband rührt daher, dass die äußeren und damit am schwächsten an das Atom gebundenen Elektronen eines Atoms seine Valenz-Elektronen sind.
W
Wafer
Bezeichnung für eine dünne Scheibe aus Halbleitermaterial (z.B. Silizium). Wafer werden als Basismaterial zur Herstellung von Computerchips und kristallinen Solarzellen verwendet. Die kristallinen Scheiben werden in der Regel aus Halbleiterblöcken (Ingots) gesägt und sind 0,2 bis 0,3 Millimeter dick.
Wechselstrom
Strom, dessen Polarität ständig wechselt. Im deutschen Stromversorgungsnetz hat der Wechselstrom eine Frequenz von 50 Hz (Hertz), d.h. er nimmt in einer Sekunde 50mal die positiven bzw. negativen Werte einer (idealerweise) sinusförmigen Halbwelle an. Wechselstrom bzw. -spannung wird durch rotierende Generatoren oder Wechselrichter erzeugt. (s. AC)
Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad gibt das Verhältnis von zwei Leistungsmessungen an einem System an: Ausgangs- zu Eingangsleistung. Der Wirkungsgrad ist ein Momentanwert und hängt von den Betriebsbedingungen des Systems zum betrachteten Zeitpunkt ab. Der Wirkungsgrad einer Solarzelle oder eines Moduls ist definiert als das Verhältnis zwischen der abgegebenen elektrischen Leistung und der eingestrahlten Leistung. Aufgrund der Flächenabhängigkeit des Wirkungsgrades ist bei der Angabe darauf zu achten, welche Fläche zur Berechnung herangezogen wurde, zum Beispiel die gesamte Modulfläche oder nur die aktive Zellfläche innerhalb des Moduls.
Z
Zonenschmelzverfahren
Das Zonenschmelzverfahren ist ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem Silizium.
Ein schon vorbereiteter, gereinigter Stab (oder eine Säule) mit noch polykristalliner Kristallstruktur wird an einem Ende aufgeschmolzen. Damit das Material gleichmäßig aufschmilzt, rotiert der Stab langsam. Der aufgeschmolzene Bereich wird mit einem Impfkristall in Berührung gebracht und wächst unter Annahme seiner Kristallstruktur an ihm an. Diese sog. Schmelzzone wird nun langsam durch den Stab bewegt. Die wieder erkaltende Schmelze erstarrt über die gesamte Materialbreite mit einer einheitlichen Kristallstruktur, es bildet sich also hinter der Schmelzzone der gewünschte Einkristall.
Dieses Verfahren ist jedoch mit sehr hohen Kosten und einem hohen energieaufwand verbunden, so dass sich für die Siliziumproduktion für Solarzellen andere Verfahren durchgestzt haben.
Zulassung
Ein technisches Gerät, das innerhalb der EU verkauft werden soll, muß bestimmten Anforderungen genügen. Für Solarmodule sind diese in den Normen ISPRA 503, IEC 61215 (IEC 61646), aktuell IEC 61730 festgelegt. Für Solargeneratoren mit Spannungen über 120 VDC ist darüber ninaus die Schutzklasse II (SKLII) einzuhalten, die in der IEC 61730-Prüfung inkludiert ist.
Zweirichtungszähler
Wird in netzgekoppelten Systemen bis 30 kW an Stelle des üblichen Stromzählers eingesetzt. Besteht aus zwei Zählern: einer zeigt die Menge des aus dem Netz bezogenen Stroms, der andere die Menge des ins Netz eingespeisten Stroms an. Durch Vergleich der beiden Zählerstände wird ersichtlich, welchen Anteil die Photovoltaikanlage zur Deckung des Eigenbedarfs beiträgt.
