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Degradation

 

Degradation

 
 

Altern Solarzellen? Ja - allerdings nur sehr, sehr langsam

Degradation

Mit den Jahren lässt die Leistung von Photovoltaikanlagen unvermeidlich nach: Die Degradation von Photovoltaikanlagen oder Solardegradation ist der alterungs­bedingte Rückgang des Wirkungsgrades von Solar­zellen.

Mit dem Nachlassen des Wirkungsgrades geht auch der Stromertrag der PV-Anlage zurück - allerdings in verschwindend geringem Maß - bei kristallinen Photovoltaimodulen liegt die Degradation bei ∅ 0,1% jährlich.

Möchten Sie online ausführlich eine Photovoltaikanlage durchrechnen? Zu unserem Angebotsvergleich

Solardegradation

Verantwortlich für den Alterungsprozess der Solarzellen (die Degradation im engeren Sinne) sind kristalline Verhärtungen im Halbleiter-Material - durch Solareinstrahlung und Betrieb erhöhen sich die Temperaturen im Photovoltaikgenerator: Das chemische Anregungspotenzial verstärkt sich und führt zu interkristallinen Rekombinationsvorgängen, die dem Elektronenfluss entgegenstehen. Diese Abläufe sind irreversibel und unter wirtschaftlichen Erwägungen nicht sinnvoll zu beheben.

Die meisten Hersteller garantieren jedoch nach 20-25 Jahren noch 80% der ursprünglichen Leistung. Üblicherweise ist die Degradation sehr viel geringer - Langzeiterfahrungen mit Solarzellen ergeben Werte von 10 bis 13% in einem Zeitraum von 20-25 Jahren.

"Waferbasierte PV-Module altern so langsam, dass es eine Herausforderung für die Wissenschaftler darstellt, Leistungsverluste überhaupt nachzuweisen."

Dr. Harry Wirth, Fraunhofer ISE

Alterungseffekte

Alterungseffekte betreffen zwar in erster Linie die Solarzellen selbst - in geringerem Maße aber auch den Wechselrichter der Anlage.
Für die Laufzeit der Einspeise­vergütung von 20 Jahren muss daher ein einmaliger Ersatz des Wechselrichters nach 10 bis 15 Jahren geplant werden. In unseren Berechnungen und Beispielen (z.B. unter Lohnt sich die Photovoltaik?) beziehen wir diese Alterungs- und Kosteneffekte bereits mit ein.

Hier können Sie die Degradation Ihrer Photovoltaikanlage berechnen!

Herstellerangaben

Die Hersteller arbeiten hier mit einem "Sicherheitsabstand" zu den wirklichen Werten. Leistungsfähig sind Photovoltaikanlagen im Normalfall bis zu 35 oder 40 Jahren.

Betreiber von Photovoltaikanlagen und Solardächern können i.d.R. also einen leicht erhöhten Ertrag und damit eine entsprechend erhöhte Rendite erwarten.

Degradation in Dünnschichtmodulen

Der spezifische Ablauf der Alterung von Solarzellen ist abhängig vom Typ. Bei amporphen Solarzellen, die im Dünnschichtverfahren hergestellt werden, überwiegt die initiale Degradation in den ersten Wochen und Monaten ihres Betriebes - nach Ablauf der ersten rund 1.000 Stunden unter Sonnenlicht stabilisiert sich der Wirkungsgrad allerdings.
Dieser rapide Verlust an Leistungsfähigkeit ist den Herstellern bekannt, er wird in den Angaben zur Nennleistung der Solarzellen mit einberechnet: Sie geben also stets die stabilisierten Wirkungsgrade nach vollständigem Durchlauf des initialen Alterungsprozesses an. Nach Ablauf der ersten, stürmischen Monate normalisiert die Degradation sich und ähnelt danach der Zellalterung bei polykristallinen Modulen.

Auch diese kennen die initiale Degradation. Nach Messungen des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme in Freiburg (PDF, S.41f) (Stand: März 2017) sind auch sie von einer initialen lichtinduzierten Alterung betroffen - sie beträgt gerade einmal 1 - 2 %.

Weitere Gründe für die Zell-Alterung

Verminderte Leistung kann neben der schleichenden kristallinen Verhärtung auch auf andere Faktoren wie Verschmutzung der Solarzellen, Teilüberschattung durch gewachsene Bäume oder Vergilbung des polymeren Einbettungsmaterials zurückgeführt werden.

Auf der Einstrahlungsseite der Module bilden sich im Freiluftbetrieb Ablagerungen und Fremdschichten. Dies kann Staub sein, durch Wind eingetragene Schmutzpartikel, Pollen, sogar Veralgung der Ränder und anderes.
Die Selbstreinigung durch Regen kann diese Oberflächen-Fremdschichten nicht gänzlich beseitigen.
Zwar könnte diesen Beeinträchtigungen regelmäßige Reinigung entgegenwirken - aber dies ist in mehrerer Hinsicht aufwendig. Daher wird in den meisten Fällen darauf verzichtet.

Die Folge ist, dass sich die Fremdschichten auf den Solarmodulen allmählich verdicken und die solare Nutzeinstrahlung zunehmend dämpfen. Auch dies wird als Degradation bezeichnet.

Solarzellen im Zusammenspiel

Zur individuellen Berechnung

Altern Solarzellen? Ja - allerdings nur sehr, sehr langsam

Degradation

Mit den Jahren lässt die Leistung von Photovoltaikanlagen unvermeidlich nach: Die Degradation von Photovoltaikanlagen oder Solardegradation ist der alterungs­bedingte Rückgang des Wirkungsgrades von Solar­zellen.

Mit dem Nachlassen des Wirkungsgrades geht auch der Stromertrag der PV-Anlage zurück - allerdings in verschwindend geringem Maß - bei kristallinen Photovoltaimodulen liegt die Degradation bei ∅ 0,1% jährlich.

Möchten Sie online ausführlich eine Photovoltaikanlage durchrechnen? Zu unserem Angebotsvergleich

Solardegradation

Verantwortlich für den Alterungsprozess der Solarzellen (die Degradation im engeren Sinne) sind kristalline Verhärtungen im Halbleiter-Material - durch Solareinstrahlung und Betrieb erhöhen sich die Temperaturen im Photovoltaikgenerator: Das chemische Anregungspotenzial verstärkt sich und führt zu interkristallinen Rekombinationsvorgängen, die dem Elektronenfluss entgegenstehen. Diese Abläufe sind irreversibel und unter wirtschaftlichen Erwägungen nicht sinnvoll zu beheben.

Die meisten Hersteller garantieren jedoch nach 20-25 Jahren noch 80% der ursprünglichen Leistung. Üblicherweise ist die Degradation sehr viel geringer - Langzeiterfahrungen mit Solarzellen ergeben Werte von 10 bis 13% in einem Zeitraum von 20-25 Jahren.

"Waferbasierte PV-Module altern so langsam, dass es eine Herausforderung für die Wissenschaftler darstellt, Leistungsverluste überhaupt nachzuweisen."

Dr. Harry Wirth, Fraunhofer ISE

Alterungseffekte

Alterungseffekte betreffen zwar in erster Linie die Solarzellen selbst - in geringerem Maße aber auch den Wechselrichter der Anlage.
Für die Laufzeit der Einspeise­vergütung von 20 Jahren muss daher ein einmaliger Ersatz des Wechselrichters nach 10 bis 15 Jahren geplant werden. In unseren Berechnungen und Beispielen (z.B. unter Lohnt sich die Photovoltaik?) beziehen wir diese Alterungs- und Kosteneffekte bereits mit ein.

Hier können Sie die Degradation Ihrer Photovoltaikanlage berechnen!

Herstellerangaben

Die Hersteller arbeiten hier mit einem "Sicherheitsabstand" zu den wirklichen Werten. Leistungsfähig sind Photovoltaikanlagen im Normalfall bis zu 35 oder 40 Jahren.

Betreiber von Photovoltaikanlagen und Solardächern können i.d.R. also einen leicht erhöhten Ertrag und damit eine entsprechend erhöhte Rendite erwarten.

Degradation in Dünnschichtmodulen

Der spezifische Ablauf der Alterung von Solarzellen ist abhängig vom Typ. Bei amporphen Solarzellen, die im Dünnschichtverfahren hergestellt werden, überwiegt die initiale Degradation in den ersten Wochen und Monaten ihres Betriebes - nach Ablauf der ersten rund 1.000 Stunden unter Sonnenlicht stabilisiert sich der Wirkungsgrad allerdings.
Dieser rapide Verlust an Leistungsfähigkeit ist den Herstellern bekannt, er wird in den Angaben zur Nennleistung der Solarzellen mit einberechnet: Sie geben also stets die stabilisierten Wirkungsgrade nach vollständigem Durchlauf des initialen Alterungsprozesses an. Nach Ablauf der ersten, stürmischen Monate normalisiert die Degradation sich und ähnelt danach der Zellalterung bei polykristallinen Modulen.

Auch diese kennen die initiale Degradation. Nach Messungen des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme in Freiburg (PDF, S.41f) (Stand: März 2017) sind auch sie von einer initialen lichtinduzierten Alterung betroffen - sie beträgt gerade einmal 1 - 2 %.

Weitere Gründe für die Zell-Alterung

Verminderte Leistung kann neben der schleichenden kristallinen Verhärtung auch auf andere Faktoren wie Verschmutzung der Solarzellen, Teilüberschattung durch gewachsene Bäume oder Vergilbung des polymeren Einbettungsmaterials zurückgeführt werden.

Auf der Einstrahlungsseite der Module bilden sich im Freiluftbetrieb Ablagerungen und Fremdschichten. Dies kann Staub sein, durch Wind eingetragene Schmutzpartikel, Pollen, sogar Veralgung der Ränder und anderes.
Die Selbstreinigung durch Regen kann diese Oberflächen-Fremdschichten nicht gänzlich beseitigen.
Zwar könnte diesen Beeinträchtigungen regelmäßige Reinigung entgegenwirken - aber dies ist in mehrerer Hinsicht aufwendig. Daher wird in den meisten Fällen darauf verzichtet.

Die Folge ist, dass sich die Fremdschichten auf den Solarmodulen allmählich verdicken und die solare Nutzeinstrahlung zunehmend dämpfen. Auch dies wird als Degradation bezeichnet.

Solarzellen im Zusammenspiel

Zur individuellen Berechnung

Altern Solarzellen? Ja - allerdings nur sehr, sehr langsam

Degradation

Mit den Jahren lässt die Leistung von Photovoltaikanlagen unvermeidlich nach: Die Degradation von Photovoltaikanlagen oder Solardegradation ist der alterungs­bedingte Rückgang des Wirkungsgrades von Solar­zellen.

Mit dem Nachlassen des Wirkungsgrades geht auch der Stromertrag der PV-Anlage zurück - allerdings in verschwindend geringem Maß - bei kristallinen Photovoltaimodulen liegt die Degradation bei ∅ 0,1% jährlich.

Möchten Sie online ausführlich eine Photovoltaikanlage durchrechnen? Zu unserem Angebotsvergleich

Solardegradation

Verantwortlich für den Alterungsprozess der Solarzellen (die Degradation im engeren Sinne) sind kristalline Verhärtungen im Halbleiter-Material - durch Solareinstrahlung und Betrieb erhöhen sich die Temperaturen im Photovoltaikgenerator: Das chemische Anregungspotenzial verstärkt sich und führt zu interkristallinen Rekombinationsvorgängen, die dem Elektronenfluss entgegenstehen. Diese Abläufe sind irreversibel und unter wirtschaftlichen Erwägungen nicht sinnvoll zu beheben.

Die meisten Hersteller garantieren jedoch nach 20-25 Jahren noch 80% der ursprünglichen Leistung. Üblicherweise ist die Degradation sehr viel geringer - Langzeiterfahrungen mit Solarzellen ergeben Werte von 10 bis 13% in einem Zeitraum von 20-25 Jahren.

"Waferbasierte PV-Module altern so langsam, dass es eine Herausforderung für die Wissenschaftler darstellt, Leistungsverluste überhaupt nachzuweisen."

Dr. Harry Wirth, Fraunhofer ISE

Alterungseffekte

Alterungseffekte betreffen zwar in erster Linie die Solarzellen selbst - in geringerem Maße aber auch den Wechselrichter der Anlage.
Für die Laufzeit der Einspeise­vergütung von 20 Jahren muss daher ein einmaliger Ersatz des Wechselrichters nach 10 bis 15 Jahren geplant werden. In unseren Berechnungen und Beispielen (z.B. unter Lohnt sich die Photovoltaik?) beziehen wir diese Alterungs- und Kosteneffekte bereits mit ein.

Hier können Sie die Degradation Ihrer Photovoltaikanlage berechnen!

Herstellerangaben

Die Hersteller arbeiten hier mit einem "Sicherheitsabstand" zu den wirklichen Werten. Leistungsfähig sind Photovoltaikanlagen im Normalfall bis zu 35 oder 40 Jahren.

Betreiber von Photovoltaikanlagen und Solardächern können i.d.R. also einen leicht erhöhten Ertrag und damit eine entsprechend erhöhte Rendite erwarten.

Degradation in Dünnschichtmodulen

Der spezifische Ablauf der Alterung von Solarzellen ist abhängig vom Typ. Bei amporphen Solarzellen, die im Dünnschichtverfahren hergestellt werden, überwiegt die initiale Degradation in den ersten Wochen und Monaten ihres Betriebes - nach Ablauf der ersten rund 1.000 Stunden unter Sonnenlicht stabilisiert sich der Wirkungsgrad allerdings.
Dieser rapide Verlust an Leistungsfähigkeit ist den Herstellern bekannt, er wird in den Angaben zur Nennleistung der Solarzellen mit einberechnet: Sie geben also stets die stabilisierten Wirkungsgrade nach vollständigem Durchlauf des initialen Alterungsprozesses an. Nach Ablauf der ersten, stürmischen Monate normalisiert die Degradation sich und ähnelt danach der Zellalterung bei polykristallinen Modulen.

Auch diese kennen die initiale Degradation. Nach Messungen des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme in Freiburg (PDF, S.41f) (Stand: März 2017) sind auch sie von einer initialen lichtinduzierten Alterung betroffen - sie beträgt gerade einmal 1 - 2 %.

Weitere Gründe für die Zell-Alterung

Verminderte Leistung kann neben der schleichenden kristallinen Verhärtung auch auf andere Faktoren wie Verschmutzung der Solarzellen, Teilüberschattung durch gewachsene Bäume oder Vergilbung des polymeren Einbettungsmaterials zurückgeführt werden.

Auf der Einstrahlungsseite der Module bilden sich im Freiluftbetrieb Ablagerungen und Fremdschichten. Dies kann Staub sein, durch Wind eingetragene Schmutzpartikel, Pollen, sogar Veralgung der Ränder und anderes.
Die Selbstreinigung durch Regen kann diese Oberflächen-Fremdschichten nicht gänzlich beseitigen.
Zwar könnte diesen Beeinträchtigungen regelmäßige Reinigung entgegenwirken - aber dies ist in mehrerer Hinsicht aufwendig. Daher wird in den meisten Fällen darauf verzichtet.

Die Folge ist, dass sich die Fremdschichten auf den Solarmodulen allmählich verdicken und die solare Nutzeinstrahlung zunehmend dämpfen. Auch dies wird als Degradation bezeichnet.

Solarzellen im Zusammenspiel

Zur individuellen Berechnung