Photovoltaik-Solarmodule wandeln Sonnenlicht in Strom um, man sollte also denken, je mehr Sonnenlicht, desto besser. Das stimmt nicht immer, denn Sonnenlicht besteht nicht nur aus dem Licht, das Sie sehen, sondern auch aus unsichtbarer Infrarotstrahlung, die Wärme transportiert. Ihr Solarpanel wird eine großartige Leistung erbringen, wenn es viel Licht bekommt, aber wenn es heißer wird, nimmt seine Leistung ab.
Energie aus Photovoltaik
Photovoltaik-Solarmodule sind Baugruppen aus einzelnen Zellen aus Halbleitermaterial. Die von einer Solarzelle abgegebene Spannung wird hauptsächlich durch die Wahl des Halbleiters und die Details der Halbleiterschichten bestimmt. Silizium-Solarzellen – die häufigste Wahl – geben etwa ein halbes Volt von jeder Zelle ab. Der von einer Solarzelle erzeugte Strom ist eine Funktion der auf sie auftreffenden Sonneneinstrahlung. Je mehr Sonnenlicht darauf trifft, desto mehr Strom wird bis an die Grenzen der Zelle erzeugt. Die elektrische Leistung ist das Produkt aus Strom mal Spannung. Ein kleines Solarpanel könnte 36 Zellen haben, die zusammen verdrahtet sind, um insgesamt etwa 18 Volt bei einem Strom von 2 Ampere zu erzeugen. Dieses Solarpanel wäre für 18 Volt x 2 Ampere = 36 Watt Spitzenleistung ausgelegt. Wenn es eine Stunde lang beleuchtet ist, erzeugt es 36 Wattstunden Energie.
Spannungsabfall
Die Hersteller von Solarmodulen testen ihre Produkte unter Standardbedingungen von 25 Grad Celsius (77 Grad Fahrenheit) mit einer Sonneneinstrahlung von 1.000 Watt pro Quadratmeter. Die Sonneneinstrahlung ist ein Maß dafür, wie viel Sonnenenergie auf jeden Quadratmeter senkrecht zur Richtung des Sonnenlichts trifft. An sehr klaren Tagen kann die Sonneneinstrahlung um die Mittagszeit über 1.000 Watt pro Quadratmeter betragen, wodurch Ihr Solarpanel mehr Strom erzeugt, was mehr Leistung bedeutet. Bei der Temperatur sieht es leider anders aus. Steigt die Temperatur der Solarzellen über 25 Grad Celsius, steigt der Strom nur geringfügig an, die Spannung sinkt jedoch schneller. Der Nettoeffekt ist eine Abnahme der Ausgangsleistung mit steigender Temperatur. Typische Silizium-Solarmodule haben einen Temperaturkoeffizienten von etwa -0,4 bis -0,5 Prozent. Dies bedeutet, dass für jedes Grad Celsius über 25 die Leistungsabgabe des Arrays um diesen Prozentsatz sinken würde. Bei 45 Grad Celsius (113 Grad Fahrenheit) würde ein 40-Watt-Solarpanel mit einem Temperaturkoeffizienten von -0,4 weniger als 37 Watt produzieren.
Offset-Temperatur
Die Leistung Ihres Solarmoduls wird für 25 Grad Celsius angegeben und nimmt mit steigender Temperatur ab. Zum Glück steigt sie bei sinkender Temperatur wieder an. Wenn Sie sich in einer gemäßigten Region befinden, wird die Leistung, die Sie in der Sommerhitze verlieren, an kühlen, klaren Wintertagen zurückgegeben. Wenn das nicht genug Trost für Sie ist, können Sie Ihre Solaranlage auch bauen, um die natürlichen Kühleffekte des Windes zu nutzen – indem sie Ströme kanalisieren, um Wärme von Ihren Sonnenkollektoren abzuleiten. Bei auf dem Dach montierten Systemen kann dies so einfach sein, dass Sie zwischen Ihren Paneelen und Ihrem Dach 15 cm Platz lassen. Sie können die Kühlung aktiver angehen, indem Sie Verdunstungskühlung verwenden – indem Sie die Verdunstung von Wasser verwenden, um Ihre Platten auf die gleiche Weise zu kühlen, wie Schweiß Ihre Haut an einem heißen Tag kühlt.
Andere Solarmaterialien
Eine Alternative zu herkömmlichen Silizium-Solarmodulen sind Dünnschichtmodule. Sie bestehen aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien und ihr Temperaturkoeffizient ist nur etwa halb so groß wie der von Silizium. Dünnschichtmodule haben zwar nicht einen so hohen Wirkungsgrad wie kristalline Silizium-Photovoltaik, aber ihre geringere Empfindlichkeit gegenüber höheren Temperaturen macht sie zu einer attraktiven Option für sehr heiße Standorte. Dünnschichtplatten werden genauso verwendet wie ihre kristallinen Gegenstücke, sind jedoch in der Regel um ein paar Prozent weniger effizient. Ihr Temperaturkoeffizient reicht von etwa -0,2 bis -0,3 Prozent. Es gibt andere kristalline Materialien, die mit einem höheren Wirkungsgrad als Silizium beginnen und auch einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisen. Das heißt, sie werden mit steigender Temperatur besser. Sie sind auch sehr teuer, was ihre Verwendung auf einige spezialisierte Anwendungen beschränkt. Irgendwann konnten sie jedoch in Wohnheime gelangen.