Bifacial Solarzellen

 

Die bifacial Solarzelle

 
 

Beidseitige Photovoltaik: Fängt Licht aus vielen Richtungen

Ein transparentes Brückengeländer mit zweiseitigen Solarzellen

Brückengeländer (Foto: Schüco)

Bifacial Solarzellen sind Solarzellen, die Licht sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite aufnehmen.

Auf der Suche nach höher- und höchsteffizienten Solarzellen wird immer wieder auch mit der bifacial (engl.: “zwei-gesichtigen") Solarzelle experimentiert.* Je nach Licht- und Standortsituation erreichen beiseidige Solarzellen um bis zu 60% höhere Wirkungsgrade – dies bei geringerem Platzverbrauch und eingesparten Materialien.
Wie erklärt sich das?




Höhere Ausbeute durch doppelte Absorptionsfläche

Bifacial Solarzellen erhöhen gleich auf mehrfache Weise den Wirkungsgrad:

  • Vor diffus reflektierenden Hintergründen (weiße Wände, Flachdächer mit weißem Kiesbett, hellem Sand o.ä.) können bifacial Zellen sowohl die direkte Solareinstrahlung vorn als auch die indirekte Strahlung auf der Rückseite einfangen.
    Hier kann der Wirkungsgrad sogar bei 2 x 20% liegen. Es ist nur wichtig, dass dunkle oder halbdunkle Hintergründe vermieden werden.
  • Bei nicht nachführbaren, senkrecht stehenden statischen Elementen (z.B. an Autobahn-Schallwänden, Brückengeländern etc.) kann, je nach Ausrichtung, beispielsweise die direkte solare Einstrahlung sowohl Vormittags aus östlicher als auch Nachmittags aus westlicher Richtung genutzt werden (vgl. Bild).
  • Bei einigen Bauarten doppelseitiger Solarzellen können beide Elektrodenkontakte an der Unterseite entlanggeführt werden – auf der Oberseite wird hiermit Selbstbeschattung durch Stromabnehmer vermieden; die Aperturfläche vergrößert sich – die erhöhte Lichtausbeute steigert nochmals den Wirkungsgrad.

Um jedoch die Lichtausbeute auch auf der Rückseite zu optimieren, muss auch dort die Absorption erhöht und die Oberfläche mit Antireflex-Methoden entspiegelt werden.
Zugleich müssen Kabel, Bypass-Dioden etc. für die höhere Beanspruchung ausgelegt werden.
Beides verursacht Kosten – und es muss gut kalkuliert werden, ob die zusätzliche Ausgabe für die doppelseitigen Solarzellen sich rechnet.


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Durch Kombination mit Dünnschicht-Technologie können die zusätzlichen Kosten der zweigesichtigen Solarzellen in Grenzen gehalten werden – allerdings eignen sie sich weniger für Aufdachanlagen (abgesehen von aufgeständerten Flachdachanlagen) als vielmehr für architektonische Sonderlösungen.

Die zweigesichtigen Solarzellen im Einsatz

Ein sinnvoller Einsatz der bifacial Solarzellen-Technologie in größerem Maßstab findet sich insbesondere bei Raumstationen und Satelliten – hier fällt der höhere finanzielle Aufwand weniger ins Gewicht. Hochleistungssolarzellen aus Indiumphosphid und/oder Galliumarsenid können das Sonnenlicht hier sowohl direkt aufnehmen als auch indirekt aus der Rückstrahlung von der Atmosphäre (irdische Albedo).


* Vgl. z.B. Dissertation “Neuartige hocheffiziente Siliziumsolarzellen mit beidseitiger Lichtempfindlichkeit" von A.Hübner, Hannover 1998 oder Verbesserte Rückseitenpassivierung von siebgedruckten bifacialen Silizium-Solarzellen von A.Gloger, Konstanz 2009.

Solarzellen im Zusammenspiel

Zur individuellen Berechnung

Beidseitige Photovoltaik: Fängt Licht aus vielen Richtungen

Ein transparentes Brückengeländer mit zweiseitigen Solarzellen

Brückengeländer (Foto: Schüco)

Bifacial Solarzellen sind Solarzellen, die Licht sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite aufnehmen.

Auf der Suche nach höher- und höchsteffizienten Solarzellen wird immer wieder auch mit der bifacial (engl.: “zwei-gesichtigen") Solarzelle experimentiert.* Je nach Licht- und Standortsituation erreichen beiseidige Solarzellen um bis zu 60% höhere Wirkungsgrade – dies bei geringerem Platzverbrauch und eingesparten Materialien.
Wie erklärt sich das?




Höhere Ausbeute durch doppelte Absorptionsfläche

Bifacial Solarzellen erhöhen gleich auf mehrfache Weise den Wirkungsgrad:

  • Vor diffus reflektierenden Hintergründen (weiße Wände, Flachdächer mit weißem Kiesbett, hellem Sand o.ä.) können bifacial Zellen sowohl die direkte Solareinstrahlung vorn als auch die indirekte Strahlung auf der Rückseite einfangen.
    Hier kann der Wirkungsgrad sogar bei 2 x 20% liegen. Es ist nur wichtig, dass dunkle oder halbdunkle Hintergründe vermieden werden.
  • Bei nicht nachführbaren, senkrecht stehenden statischen Elementen (z.B. an Autobahn-Schallwänden, Brückengeländern etc.) kann, je nach Ausrichtung, beispielsweise die direkte solare Einstrahlung sowohl Vormittags aus östlicher als auch Nachmittags aus westlicher Richtung genutzt werden (vgl. Bild).
  • Bei einigen Bauarten doppelseitiger Solarzellen können beide Elektrodenkontakte an der Unterseite entlanggeführt werden – auf der Oberseite wird hiermit Selbstbeschattung durch Stromabnehmer vermieden; die Aperturfläche vergrößert sich – die erhöhte Lichtausbeute steigert nochmals den Wirkungsgrad.

Um jedoch die Lichtausbeute auch auf der Rückseite zu optimieren, muss auch dort die Absorption erhöht und die Oberfläche mit Antireflex-Methoden entspiegelt werden.
Zugleich müssen Kabel, Bypass-Dioden etc. für die höhere Beanspruchung ausgelegt werden.
Beides verursacht Kosten – und es muss gut kalkuliert werden, ob die zusätzliche Ausgabe für die doppelseitigen Solarzellen sich rechnet.


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Durch Kombination mit Dünnschicht-Technologie können die zusätzlichen Kosten der zweigesichtigen Solarzellen in Grenzen gehalten werden – allerdings eignen sie sich weniger für Aufdachanlagen (abgesehen von aufgeständerten Flachdachanlagen) als vielmehr für architektonische Sonderlösungen.

Die zweigesichtigen Solarzellen im Einsatz

Ein sinnvoller Einsatz der bifacial Solarzellen-Technologie in größerem Maßstab findet sich insbesondere bei Raumstationen und Satelliten – hier fällt der höhere finanzielle Aufwand weniger ins Gewicht. Hochleistungssolarzellen aus Indiumphosphid und/oder Galliumarsenid können das Sonnenlicht hier sowohl direkt aufnehmen als auch indirekt aus der Rückstrahlung von der Atmosphäre (irdische Albedo).


* Vgl. z.B. Dissertation “Neuartige hocheffiziente Siliziumsolarzellen mit beidseitiger Lichtempfindlichkeit" von A.Hübner, Hannover 1998 oder Verbesserte Rückseitenpassivierung von siebgedruckten bifacialen Silizium-Solarzellen von A.Gloger, Konstanz 2009.

Solarzellen im Zusammenspiel

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Ein transparentes Brückengeländer mit zweiseitigen Solarzellen

Brückengeländer (Foto: Schüco)

Bifacial Solarzellen sind Solarzellen, die Licht sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite aufnehmen.

Auf der Suche nach höher- und höchsteffizienten Solarzellen wird immer wieder auch mit der bifacial (engl.: “zwei-gesichtigen") Solarzelle experimentiert.* Je nach Licht- und Standortsituation erreichen beiseidige Solarzellen um bis zu 60% höhere Wirkungsgrade – dies bei geringerem Platzverbrauch und eingesparten Materialien.
Wie erklärt sich das?




Höhere Ausbeute durch doppelte Absorptionsfläche

Bifacial Solarzellen erhöhen gleich auf mehrfache Weise den Wirkungsgrad:

  • Vor diffus reflektierenden Hintergründen (weiße Wände, Flachdächer mit weißem Kiesbett, hellem Sand o.ä.) können bifacial Zellen sowohl die direkte Solareinstrahlung vorn als auch die indirekte Strahlung auf der Rückseite einfangen.
    Hier kann der Wirkungsgrad sogar bei 2 x 20% liegen. Es ist nur wichtig, dass dunkle oder halbdunkle Hintergründe vermieden werden.
  • Bei nicht nachführbaren, senkrecht stehenden statischen Elementen (z.B. an Autobahn-Schallwänden, Brückengeländern etc.) kann, je nach Ausrichtung, beispielsweise die direkte solare Einstrahlung sowohl Vormittags aus östlicher als auch Nachmittags aus westlicher Richtung genutzt werden (vgl. Bild).
  • Bei einigen Bauarten doppelseitiger Solarzellen können beide Elektrodenkontakte an der Unterseite entlanggeführt werden – auf der Oberseite wird hiermit Selbstbeschattung durch Stromabnehmer vermieden; die Aperturfläche vergrößert sich – die erhöhte Lichtausbeute steigert nochmals den Wirkungsgrad.

Um jedoch die Lichtausbeute auch auf der Rückseite zu optimieren, muss auch dort die Absorption erhöht und die Oberfläche mit Antireflex-Methoden entspiegelt werden.
Zugleich müssen Kabel, Bypass-Dioden etc. für die höhere Beanspruchung ausgelegt werden.
Beides verursacht Kosten – und es muss gut kalkuliert werden, ob die zusätzliche Ausgabe für die doppelseitigen Solarzellen sich rechnet.


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Durch Kombination mit Dünnschicht-Technologie können die zusätzlichen Kosten der zweigesichtigen Solarzellen in Grenzen gehalten werden – allerdings eignen sie sich weniger für Aufdachanlagen (abgesehen von aufgeständerten Flachdachanlagen) als vielmehr für architektonische Sonderlösungen.

Die zweigesichtigen Solarzellen im Einsatz

Ein sinnvoller Einsatz der bifacial Solarzellen-Technologie in größerem Maßstab findet sich insbesondere bei Raumstationen und Satelliten – hier fällt der höhere finanzielle Aufwand weniger ins Gewicht. Hochleistungssolarzellen aus Indiumphosphid und/oder Galliumarsenid können das Sonnenlicht hier sowohl direkt aufnehmen als auch indirekt aus der Rückstrahlung von der Atmosphäre (irdische Albedo).


* Vgl. z.B. Dissertation “Neuartige hocheffiziente Siliziumsolarzellen mit beidseitiger Lichtempfindlichkeit" von A.Hübner, Hannover 1998 oder Verbesserte Rückseitenpassivierung von siebgedruckten bifacialen Silizium-Solarzellen von A.Gloger, Konstanz 2009.

Solarzellen im Zusammenspiel

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