Solarzellen Technik kurz erklärt: TopCon, HJT, PERC

von | 11.07.24

Technologie von Solarzellen: TopCon, HJT, PERC

Vorteile und technische Unterschiede im Überblick

Solarzellen sind zentrale Bestandteile von Solarmodulen und somit an jedem Solarstandort zu finden. Deshalb wollen wir in diesem Beitrag die Technologie von Solarzellen näher erläutern und drei verschiedene Arten von Solarzellen beleuchten, die heute schwerpunktmäßig in der Solarindustrie verwendet werden: TopCon, HJT und PERC. Wir werden die Technologien mit ihren Unterschieden, Merkmalen und Vorteilen beschreiben und geeignete Anwendungsmöglichkeiten herausstellen.

1. TopCon Solarzellen

Hohe Wirkungsrade und gute Schwachlichtausbeute

TopCon (Top Emitter Contact) bezeichnet monokristalline n-Type Solarzellen mit einem passivierten Tunneloxid-Kontakt auf der Vorder- und Rückseite der Solarzellen. Die TopCon Technologie wurde erstmalig im Jahr 2013 vom Fraunhofer ISE im Rahmen einer internationalen Photovoltaik-Konferenz als Innovation präsentiert und gilt nach einem längeren Zeitraum der technischen Weiterentwicklung heute als zukunftsweisende Technologie mit entsprechender Marktreife. Mittlerweile werden TopCon Solarmodule von vielen Herstellern angeboten und erreichen eine zunehmende Marktdurchdringung.

Aus dem technischen Ansatz der TopCon Solarzellen resultiert ein effizienter Ladungsträgertransport und ein reduzierter Energieverlust. Somit haben TopCon Solarmodule einen sehr hohen Wirkungsgrad, der theoretisch bis zu 28,7% betragen kann und nah an der Grenze zu kristallinem Silizium liegt (Hinweis: die Wirkungsgrade in der Praxis betragen aktuell zwischen 23 – 24%). TopCon Solarzellen sind weniger anfällig für lichtinduzierte Degeneration (LID) und ausgesprochen temperaturbeständig. Sie zeichnen sich durch eine sehr gute Leistung auch bei schwachen Lichtverhältnissen aus und sind damit vor allem auch für Regionen mit unterschiedlichen Wetterbedingungen geeignet. Die Bifazialrate von TopCon Solarzellen liegt bei über 85%. Aufgrund eines niedrigen Temperaturkoeffizienten können TopCon Module auch in warmen, tropischen Regionen gut eingesetzt werden.

Die Vorteile von TopCon Solarzellen im Überblick:

  • Sehr hohe Wirkungsrade
  • Wenig bis keine lichtinduzierte Degradation
  • Hohe Temperaturbeständigkeit
  • Hohe Leistung auch bei Schwachlicht
  • Bifazialrate über 85%
  • Gute Eignung in Regionen mit wechselnden Wetterbedingungen
Solarzellen im technischen Vergleich TopCon HJT PERC

2. HJT Solarzellen

TOP Effektivität bei hohen Temperaturen

HJT Solarzellen (Heterojunction-Technologie) sind hocheffiziente Niedertemperatur-Solarzellen, bestehend aus einer Kombination von kristallinem Silizium und amorphen Siliziumschichten. Die HJT Solarzellen ermöglichen durch ihren hohen Wirkungsgrad eine sehr effiziente Ausnutzung des Sonnenlichts und arbeiten in einem vergleichsweise hohen Spannungsbereich. Besonders hervorzuheben ist, dass HJT Solarzellen aufgrund eines transparenten Doppel-Glas-Designs, bei dem Licht durch die Lücken fallen kann, auch auf der Modulrückseite einen hohen Wirkungsgrad erreichen. Dadurch werden deutliche Vorteile bei der gesamten Energieerzeugung erzielt, was sich in einem vergleichsweise sehr hohen Bifazial-Faktor dieser Technologie zeigt. Die Leistungsdegradation von HJT Solarzellen ist im ersten Jahr (ca. 1%) als auch den Folgejahren 0,35%) recht gering, so dass von einer langen Lebensdauer auf hohem Niveau ausgegangen werden kann.

Solarmodule mit HJT-Zellen haben einen niedrigen Temperaturkoeffizienten. Dadurch sind sie sehr effektiv bei hohen Temperaturen und stellen in Gebieten mit hohen Lufttemperaturen und hohen Sonneneinstrahlungen (z.B. Südeuropa) eine gute Wahl dar, da dort die Maximierung der Solarenergieeffizienz ein entscheidender Faktor ist. Nicht selten werden HJT Solarmodule auch wegen der Ästhetik eingesetzt, da das einzigartige Design mit symmetrsichen Strukturen sehr ansprechend wirkt. Das oft elegante, schwarze Erscheinungsbild spricht vor allem Hausbesitzer an, die viel Wert auf den optischen Eindruck legen.

Die Vorteile von HJT Solarzellen im Überblick:

  • Sehr hohe Wirkungsrade
  • Hohe Gesamtenergieerzeugung
  • Hohe Effektivität bei sehr warmen Temperaturen
  • Geringe Degradation im ersten Jahr sowie in Folgejahren
  • Bifazialrate bis zu 95%
  • Elegantes optisches Erscheionungsbild
  • Gute Eignung in sehr warmen Regionen (z.B. Südeuropa)
Technischer Vergleich von Solarzellen TopCon PERC HJT

3. PERC Solarzellen

Gute Schwachlichtauswertung bei Ost-West-Ausrichtung

PERC Solarzellen bauen auf herkömmlichen Designs von Solarzellen auf und zeichnen sich als sehr zuverlässige Technologie aus. Die Produktionsprozesse für PERC Solarmodule sind seit vielen Jahren etabliert, so dass es sich um eine in der Praxis seit längerem bewährte Technologie handelt.

Auf der Rückseite der PERC Solarzellen befindet sich eine sogenannte Passivierungsschicht, die einen Teil des Lichts, das ohne Stromerzeugung auf die Zellenrückseite gelangt, wieder in die Zelle zurück reflektiert und auf diese Weise die Effektivität der Energieumwandlung erhöht. Die Rückseitenpassivierung führt insbesondere dazu, dass langwelliges rotes Sonnenlicht, das bei schwachen / diffusen Lichtverhältnissen vorherrscht (Morgen- und Abendstunden), besser genutzt werden kann. Dadurch eignen sich PERC Solarmodule beispielsweise sehr gut für Ost-West ausgerichtete Standorte, an denen das Schwachlicht eine stärkere Rolle spielt. Auch bei Stauwärme hat die PERC Technologie Vorteile, da durch die höhere energetische Umsetzung des roten Sonnenlichts weniger Wärme im Solarmodul entsteht und somit auch weniger Leistungsverlust.

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Den PERC Solarzellen wird eine vergleichsweise höhere Degradation zugeschrieben, so dass die Modulleistung über die Jahre stärker abbaut. Auch für lichtinduzierte Degradation sind PERC Solarzellen anfälliger.

Die Vorteile von PERC Solarzellen im Überblick:

  • Bewährte, zuverlässige Technik
  • Effektive Lichtausbeute im roten Lichtspektrum (Morgen- und Abendstunden)
  • Gute Ausnutzung von Schwachlicht
  • Für Ost-West ausgerichtete Standorte gut geeignet
  • Weniger Stauwärme mit vergleichsweise geringerem Leistungsverlust

Welche Solarzelle ist die richtige Wahl?

Die Standortbedingungen geben den Ausschlag!

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Die Auswahl optimal geeigneter Solarzellen / Solarmodule hängt von mehreren Parametern ab. Hierzu gehören unter anderem Faktoren wie der Anlagenstandort, die Anlagenausrichtung, der Modulpreis, die Wirtschaftlichkeit, die zur Verfügung stehende Fläche oder auch optische Gründe (vornehmlich im Privatbereich), die von Standort zu Standort variieren.

Die Entscheidung für den Solarzellen-Typ sollte deshalb immer individuell erfolgen und im Kern die spezifischen Standortbedingungen berücksichtigen! Denn nur wenn die zu einem Standort optimal passenden Solarzellen zum Einsatz kommen, ist auch die maximale Leistung der Solarmodule zu erwarten!

Gerne beraten wir Sie mit unserer Expertise bei der Auswahl der optimal passenden Solarmodule. FAVEOS bietet sowohl TopCon, HJT und PERC Solarmodule in verschiedenen Leistungsklassen von unterschiedlichen Herstellern. Schauen Sie gerne in unseren Katalog!

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