Zweiflächige, bifaciale bzw. bifaziale Solarzellen – Interessante Informationen zu Solarmodulen

Die überwiegende Mehrheit der Solarzellen wird heute aus Silizium hergestellt. Silizium ist ein Halbleiter und als solcher befinden sich seine Außenelektronen in einem Energieintervall, das Valenzband genannt wird, und füllen die Energieniveaus dieses Bandes vollständig aus. Oberhalb dieses Valenzbandes befindet sich ein verbotenes Band oder eine Energielücke, in der kein Elektron existieren kann, und weiter oben befindet sich das Leitungsband. Dieses Leitungsband ist fast leer von Elektronen, aber es ist der Ort, an dem die Elektronen des Valenzbandes untergebracht werden, nachdem sie durch die Absorption von Photonen angeregt wurden. Diese Elektronen haben mehr Energie als die gewöhnlichen Elektronen des Halbleiters. Die elektrische Leitfähigkeit des bisher beschriebenen Si, das als intrinsisches Silizium bezeichnet wird, ist äußerst gering. Eine leichte Verunreinigung mit Phosphoratomen führt zu zusätzlichen Elektronen im Leitungsband, wodurch das Silizium n-leitend wird und eine Leitfähigkeit erhält, die durch Änderung der Dichte der Phosphoratome beeinflusst werden kann. Alternativ kann die Verunreinigung mit Bor- oder Aluminiumatomen dazu führen, dass das Si p-leitend wird und eine Leitfähigkeit aufweist, die ebenfalls beeinflusst werden kann. Diese Verunreinigungsatome nehmen Elektronen aus dem Valenzband auf und hinterlassen darin sogenannte „Löcher“, die sich wie virtuelle positive Ladungen verhalten. Si-Solarzellen sind in der Regel mit Bor dotiert, sodass sie sich wie ein p-Typ-Halbleiter verhalten, und haben einen schmalen (~0,5 Mikrometer) oberflächlichen n-Typ-Bereich. Zwischen beiden bildet sich der sogenannte p-n-Übergang, in dem ein elektrisches Feld entsteht, das Elektronen und Löcher aufspaltet, die Elektronen zur Oberfläche und die Löcher zum Inneren. Auf diese Weise wird ein Fotostrom erzeugt, der durch Metallkontakte auf beiden Seiten abgeleitet wird. Das Licht, das vom p-n-Übergang wegfällt, wird nicht aufgespalten, und die erzeugten Elektronen-Loch-Paare rekombinieren schließlich und erzeugen keinen Fotostrom. Die Rollen der p- und n-Regionen in der Zelle können, wie hier erläutert, vertauscht werden.

Dementsprechend erzeugt eine monofaciale Solarzelle nur dann einen Fotostrom, wenn die Fläche, an der der Übergang gebildet wurde, beleuchtet wird.

Eine bifaciale Solarzelle hingegen ist so konstruiert, dass die Zelle auf beiden Seiten aktiv ist und Fotostrom erzeugt, wenn eine der beiden Seiten – Vorder- oder Rückseite – beleuchtet wird.

Zusätzliche Stromerzeugungsgewinne: Im Vergleich zu P-Solarzellen neigen die N-Solarzellen dazu, den Wirkungsgrad deutlich zu erhöhen. Bifacial-Solarzellen werden durch die bifaziale Erzeugungskapazität und der höheren Systemeffizienz eine breitere Anwendungsperspektive haben und eignen sich besonders für schneereichere Gebiete und verteilte Erzeugungssysteme wie Dächer, Zäune und Schallschutzwände.

Der Wirkungsgrad der Zellenrückseite kann mehr als 19 % erreichen und die einfallenden Rückstrahlen können zur Verbesserung der Erzeugungskapazität des Systems genutzt werden, wobei die Kapazitätssteigerung der Einheitsfläche bis zu 10 % ~ 30 % beträgt.

Beim Glasmodul mit Bifacial-Cell-Technologie wird das Licht sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite des Moduls eingefangen. Die Erhöhung des Lichteinsatzes erhöht den Wirkungsgrad des Moduls. Über die aktive Modulrückseite können bis zu 360 Wp Gesamtleistung erreicht werden (290 Wp nur vorne / insgesamt 320 – 360 Wp).

Der Effizienzgewinn hängt von der Strahlungssituation (Atmosphäre und Hintergrund) ab.

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