Da der Stromverbrauch unserer Gesellschaft von Minute zu Minute steigt, ist die Frage, wie viel nutzbare Energie tatsächlich aus einem Solarprojekt gewonnen werden kann. Dies ist etwas, dass jeder potenzielle Investor unbedingt wissen möchte. Kein Wunder, dass sich die Forschungs- und Entwicklungsteams der Hersteller die Köpfe darüber zerbrechen, wie der Wirkungsgrad von Solarmodulen erhöht werden kann. Die Rechnung ist ziemlich einfach: Je mehr Energie Dein Solarprojekt umwandeln kann, desto weniger Zeit wird vergehen, bis sich deine Anfangsinvestition auszahlt und Du echte Einsparungen erzielen kannst.
Natürlich müssen auch andere Faktoren berücksichtigt werden, wie z. B. der Standort der PV-Module, ihre Ausrichtung, die Qualität der Wartung oder unvorhersehbare Wetterbedingungen. Der Wirkungsgrad bleibt jedoch eines der Schlüsselelemente, die es ermöglichen, ein Tier-1-Panel vom Rest zu unterscheiden.
Wirkungsgrad von Solarmodulen – die wichtigsten Fakten
Während sich der Wirkungsgrad von Solarmodulen relativ einfach als “die Menge an Sonnenlicht” definieren lässt, die in nutzbare Energie umgewandelt wird, sind die Faktoren, die ihn bestimmen, etwas weniger eindeutig.
Um den Umwandlungswirkungsgrad des gesamten Solarmoduls zu messen, müssen wir zunächst den Wirkungsgrad der Photovoltaikzellen kennen, aus denen es aufgebaut ist.
Was beeinflusst den Wirkungsgrad von PV-Zellen?
- Das Material, aus dem die Zelle hergestellt ist.
- Ihre Struktur und ihr Aufbau.
Unter den Halbleiter-Solarzellenmaterialien ist Silizium das traditionellste und am weitesten verbreitete. Und warum? Einerseits ist es leicht und relativ billig herzustellen, was für die kommerzielle Attraktivität von Solarzellen eine große Rolle spielt. Zum anderen ist seine kristalline Struktur – auch Gitter genannt – sehr gut organisiert, was eine bessere Umwandlung von Licht in Strom ermöglicht.
Unterschied zwischen n-Typ und p-Typ Silizium-Solarzellen
Nicht alle Silizium-Solarwafer sind jedoch gleich. Am häufigsten wird zwischen n-Typ- und p-Typ-Siliziumzellen unterschieden. Die Buchstaben “N” und “P” geben an, ob eine bestimmte Zelle auf einer negativ oder positiv geladenen Siliziumbasis aufgebaut ist.
Bei den p-Typ-Solarzellen wird die Basis des Wafers mit Bor positiv dotiert, während die Oberseite mit Phosphor negativ dotiert wird.
Bei den n-Typ-Zellen wird die umgekehrte Technik angewandt, und der negativ geladene Teil ist die Basis der Zelle. Beide Methoden ermöglichen die Bildung eines p-n-Übergangs, was, einfach ausgedrückt, bedeutet, dass der Strom durch die Zelle fließen kann.
Nachdem wir nun den wissenschaftlichen Teil abgedeckt haben, fragen wir uns, ob es Unterschiede zwischen den n-Typ- und den p-Typ-Zellen gibt, wenn es um ihr Geschäftspotenzial geht.
Wirkungsgrad
Der erste Punkt ist sicherlich der Wirkungsgrad und der daraus resultierende Ertrag. Bei Solarmodulen im Allgemeinen sollte der Käufer einen Wirkungsgrad zwischen 15 und 20+ erwarten, wobei n-Typ-Module ganz oben auf der Rangliste stehen.
Warum haben n-Typ-Solarmodule einen höheren Wirkungsgrad?
Das hat vor allem mit dem so genannten Bor-Sauerstoff-Defekt (BO) zu tun, der die Lebensdauer der Ladungsträger in B-dotierten Siliziummaterialien beeinträchtigt. Dieses Problem, das bei p-Typ-Solarzellen häufig auftritt, stört die phosphordotierten n-Typ-Zellen glücklicherweise nicht, so dass sie auf lange Sicht effizienter sind.
Die n-Typ-Zellen sind auch immun gegen einen anderen negativen Effekt: “Die lichtinduzierte Degradation (LID)”. LID – auch als “thermischer Schock” bekannt – kann als Unterschied zwischen der STC-zertifizierten Einstufung eines Solarmoduls und seiner tatsächlichen Leistung und Qualität in der Anfangsphase der Sonneneinstrahlung (in den ersten paar Stunden) definiert werden.
Kosten
Obwohl die ersten Solarzellen, die in den 1950er Jahren hergestellt wurden, vom n-Typ waren, wurden sie schnell von einer wachsenden Nachfrage nach p-Typ-Wafern verdrängt. Wie kommt das?
Wir dürfen nicht vergessen, dass die Solartechnik in der Anfangsphase ihrer Entwicklung vor allem in der Raumfahrt eingesetzt wurde, was bedeutete, dass die Solarzellen über längere Zeit verschiedenen Strahlungsarten ausgesetzt waren. Die p-Typ-Zellen erwiesen sich gegenüber dieser Strahlung einfach als viel widerstandsfähiger als die n-Typ-Zellen.
Als Solarzellen immer beliebter wurden, fand das p-Typ-Siliziummaterial einen ständig wachsenden Markt. Es wurden nicht nur verschiedene Versionen von P-Typ-Paneelen entwickelt, sondern auch ihre Massenproduktion begann von Größenvorteilen zu profitieren. Da die Produktionsstückkosten von p-Typ-Wafern immer niedriger wurden, wurde ihr Endpreis wesentlich attraktiver als der von n-Typ-Wafern.
Heute hat sich die Situation jedoch geändert. Die Solartechnik hat neue Einsatzmöglichkeiten gefunden, und die Effizienz der Module wird wichtiger denn je. Die Kunden wollen schnell echte Einsparungen sehen, was bedeutet, dass der Markt einen starken Druck in Richtung besserer Umwandlungsergebnisse ausübt. In dieser neuen Realität tritt die n-Typ-Zelltechnologie allmählich aus dem Schatten heraus.
Der ITRPV-Prognose zufolge wird ihr Marktanteil bis zum Ende dieses Jahrzehnts voraussichtlich erheblich steigen (auf etwa 28 %).
Eines der Unternehmen, die sich an dem Wettlauf um eine höhere Effizienz beteiligen, ist Jinko Solar (NYSE: JKS).
Jinko Solar – Unternehmen im Überblick
Jinko Solar – ein 2006 in Shanghai gegründeter chinesischer Hersteller – ist derzeit einer der weltweit größten und innovativsten Anbieter von Solarprodukten mit einem Marktanteil von rund 14,3 %.
Das Unternehmen verfügt über 12 Produktionsstätten, mehr als 30 internationale Vertriebs- und Servicebüros, über 25 Lager und 25.000 Mitarbeiter, die die 3.000 Kunden des Unternehmens in 160 verschiedenen Ländern betreuen.
Die integrierte Jahreskapazität von Jinko Solar beträgt 20 GW für Monowafer, 11 GW für Solarzellen und 25 GW für Solarmodule.
Basierend auf den Finanzkennzahlen für Q1 2021 hat Jinko Solar in diesem Jahr bisher folgende Geschäftsergebnisse erzielt:
- Gesamteinnahmen von 1,21 Mrd. US $,
- Bruttogewinn von 207,3 Mio. US $,
- Nettogewinn von 33,7 Mio. US $,
- vierteljährliche Auslieferungen von 5.354 MW (4.562 MW für ein Modul, 792 MW für Zellen und Wafer).
Das Unternehmen setzt in hohem Maße auf Innovation und F&E. Es kann bereits auf fast eintausend genehmigte Patente verweisen, von denen 94 Erfindungspatente sind. Mit über 900 Mitarbeitern im Bereich Forschung und Entwicklung und Ausgaben von 1,124 Milliarden Yuan in diesem Bereich ist es kein Wunder, dass so viele großartige Ideen aus der Küche des Unternehmens kommen.
Das Produktportfolio von Jinko Solar ist breit gefächert und basiert auf mehreren verschiedenen Technologien. Nach Angaben des Unternehmens ist es die n-Typ-Technologie, die die vielversprechendsten Ergebnisse in Bezug auf den Wirkungsgrad der Module zeigt.
Monokristalline n-Typ-Zelle von Jinko
Im Bewusstsein ihres potenziellen Vorteils gegenüber der p-Typ-Solarzelle hat Jinko Solar große Anstrengungen unternommen, um die monokristalline n-Typ-Zelle zu optimieren und so ihre Effizienz zu maximieren.
Als Schlüssellösung hat sich die Erhöhung des bifazialen Faktors zusammen mit der Optimierung der Betriebstemperatur erwiesen.
Das Unternehmen hat auch das Verhalten von HOT 2.0-Zellen bei Anwendung der Passivierungskontakttechnologie getestet. Es wurde festgestellt, dass eine solche Technik “das Mikro-Nano-Tunneln durch die Oxidschicht und die trägerselektive Laminierung von mikrokristallinen Silizium-Dünnschichten auf der Rückseite aktualisiert.
Diese fortschrittliche Struktur trägt zu einer besseren Passivierungsleistung und elektrischen Leitfähigkeit bei, wodurch der Wirkungsgrad der Zelle und die Stromerzeugungsleistung erhöht werden.
Die N-Typ TOP HOT2.0-Zelle von Jinko Solar erzielt rekordverdächtige Ergebnisse in Bezug auf die Umwandlungseffizienz. Als sie im Januar 2020 in einem großflächigen Projekt getestet wurde, erreichte sie 24,9 %, ein Wert, der in der Solarbranche noch nie zuvor erreicht wurde und eine Verbesserung gegenüber dem bisherigen Rekord von 24,79 % im Juli 2020 deutlich macht.
Beide Ergebnisse wurden vom deutschen Institut für Solarenergieforschung (ISFH) offiziell und unabhängig bestätigt.
Denkst Du über den Kauf eines Jinko N-Typ Solarmoduls nach? Sie werden als TIGER N-Type Serie vermarktet. Derzeit sind zwei verschiedene Modulgrößen für den EU-Markt erhältlich, die beide mit Hilfe der Tiling Ribbon Technologie hergestellt werden:
- 120 Zellen (6×20), 1692×1029×30mm / 19kg / 60 TR
- 132 Zellen (6×22), 1855×1029×30mm / 20,8kg / 66 TR
Das kleinere Modul verspricht eine Energieumwandlung von 355-375 Watt, während das größere Modul 390-410 Watt leistet.
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Der Wettlauf um höhere Wirkungsgrade bei Solarmodulen ist noch lange nicht vorbei. Erst kürzlich (am 2. Juni 2021) hat ein weiterer Top-Player der Branche – LONGI – die 25 %-Marke durchbrochen und 25,21 % für N-Type TOPCon, 25,02 % für P-Type TOPCon und 25,26 % für HJT-Module angegeben. Es mag nicht wie ein großer Sprung gegenüber der Leistung von Jinko erscheinen, aber in unserer energieabhängigen Gesellschaft zählt jedes Watt sauberer Energie.
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