PERC-Solarzellen: Vorteile und Nachteile?

Die PERC-Zelltechnologie  hat derzeit einen Marktanteil von 80 %. PERC-Solarzellen sind also derzeit die am meisten eingesetzten Solarzellen. Sie haben den Vorteil, dass sie Sonnenlicht, das die Zelle durchdringt, ohne Strom zu erzeugen, mithilfe einer speziellen Beschichtung reflektier wird, wodurch sie einen höheren Wirkungsgrad erreichen. Das ermöglicht eine Ertragssteigerung – allerdings nur unter bestimmten Bedingungen. Hier erfahren Sie, welche das sind.

Die Idee hinter der PERC-Zelltechnologie

Eine Herausforderung, die es bei der Herstellung von Solarzellen zu bewältigen gilt, ist, dass das Sonnenlicht unterschiedliche Wellenlängen hat. Die Funktionsweise von Photovoltaik bewirkt, dass blaues Licht, das eine kürzere Wellenlänge hat, Elektronen eher im vorderen Teil einer Solarzelle herauslöst, während rotes Licht, mit einer längeren Wellenlänge, im hinteren Teil der Zelle wirkt – oder die Zelle sogar völlig durchdringt, ohne Strom zu erzeugen.

Letzteres bedeutet, dass trotz Sonneneinstrahlung Elektronen nicht aus dem Halbleiter herausgelöst werden, was einen Ertragsverlust bedeutet. Diesem soll die Technologie von PERC-Zellen entgegenwirken. „PERC“ steht für „Passivated Emitter and Rear Cell“, zu Deutsch etwa „Zelle mit passivierter Emissionselektrode und Rückseite“. Mithilfe einer speziellen Rückseitenbeschichtung wird in PERC-Zellen das Sonnenlicht, das ohne Stromerzeugung die Solarzelle durchdrungen hat, reflektiert. So entsteht die Möglichkeit, dass doch noch Elektronen aus dem Halbleiter gelöst werden und das Sonnenlicht somit nicht „verloren“ ist. Folglich lassen sich mit PERC-Solarzellen ein erhöhter Wirkungsgrad und eine Ertragssteigerung erreichen.

So funktionieren PERC-Zellen

Die Vorgänger der PERC-Zellen (Al-BSF) waren auf der Rückseite mit einer ganzflächigen Aluminium-Metallisierung versehen. Die PERC-Solarzellen unterscheiden sich von ihnen durch eine sogenannte Rückseitenpassivierung. Sie wird erreicht, indem eine dielektrische Schicht auf der Rückseite der Zelle aufgebracht und mit einem Laser hauchfein perforiert wird. Erst darauf wird schließlich die Aluminium-Metallisierung gedampft. Die Perforationen in der dielektrischen Schicht lassen den einzigen Kontakt zwischen der Außenschicht und dem innenliegenden Siliziumwafer zu.

Auf diese Weise wird nun Sonnenlicht, das auf die PERC-Zelle trifft und diese durchdringt, über die Rückseitenpassivierung zurück in die Solarzelle geworfen. Dadurch, dass das Sonnenlicht so nicht „verloren“ ist, lässt sich der Wirkungsgrad der Zelle um etwa 1 % auf ca. 21,5–22,5 % steigern. Das macht PERC-Zellen zu vergleichsweise leistungsstarken Solarzellen. Ein positiver Nebeneffekt: PERC-Solarzellen heizen sich dank der Reflexion des Lichts etwas langsamer auf.

Der größte Vorteil von PERC-Solarzellen liegt in dem erhöhten Wirkungsgrad. Da PERC-Zellen auch gerade rotes Licht effektiver nutzen, zeigen sie vor allem während der Morgen- und Abendstunden das Potenzial für einen gesteigerten Ertrag.

Allerdings sind PERC-Solarzellen anfälliger für die sogenannte lichtinduzierte Degradation. Durch die Einwirkung von Sonnenlicht und Wärme nimmt die Leistung von Solarmodulen mit der Zeit ein wenig ab. Das ist normal und betrifft alle Solarmodule, PERC-Zellen jedoch stärker. Die Ursache ist, dass aufgrund der dielektrischen Schicht von beiden Seiten Wasserstoff in die Solarzelle eindringen kann, was – so der aktuelle Kenntnisstand – vermutlich der Auslöser für die raschere Degradation ist.

Auch der Temperaturkoeffizient der PERC-Zellen ist leicht erhöht. Das bedeutet, dass die Leistung der Solarmodule im Vergleich stärker nachlässt, wenn die Temperatur über den Standardwert von 25 Grad Celsius steigt. In der Praxis haben sich die PERC-Zellen trotz dieser Nachteile aufgrund ihres höheren Wirkungsgrades durchgesetzt.

Wann ist der Einsatz von PERC-Solarzellen besonders sinnvoll?

Die PERC-Zelltechnologie ist insbesondere dann von Vorteil, wenn:

• nur wenig Platz zur Verfügung steht und die PERC-Solarzellen Dank ihrer Effizienz einen hohen Solarertrag ermöglichen.
• der Eigenverbrauch morgens und abends besonders hoch ist. Denn PERC-Zellen erreichen zu diesen Zeiten eine höhere Effizienz, da sie rotes Licht besser verwerten können. Aus demselben Grund sind PERC-Solarzellen auch bei einer Ost-West-Ausrichtung eine gute Wahl.

Fazit: Die meisten Hersteller bieten derzeit Solarmodule mit PERC-Zellen an. Preislich sind die Unterschiede zu anderen Produkten gering, weshalb die Solarmodule, die mit einem höheren Wirkungsgrad punkten, mit gutem Gewissen eingesetzt werden können.