Bifaziale Solarzellen – die zwei Seiten der Geschichte

Bifaziale Solarmodule erleben sozusagen ein Comeback, da die PV-Industrie versucht, mehr aus der aktuellen Solarzellentechnologie herauszuholen. Nachdem Sunpreme seine bifazialen 500-W-Module vorgestellt hat und MegaCell polykristalline bifaziale Zellen mit einem Wirkungsgrad von 18 % hergestellt hat, will sich bifaziale PV einen größeren Anteil am PV-Markt sichern.

Was ist eine bifaziale Solarzelle?

Bifaziale Solarzellen sind so konzipiert, dass Licht von beiden Seiten einfallen kann. Typischerweise verwenden sie ein Design der Vorderseite, das dem von branchenüblichen Siebdruck-Solarzellen ähnelt, wobei der Hauptunterschied in der Struktur des Kontakts auf der Rückseite liegt. Anstatt die gesamte Rückseite mit einem reflektierenden Aluminiumkontakt zu bedecken, wird stattdessen ein „Finger“-Gitter verwendet, um Sonnenlicht durch die Rückseite zu lassen.

Bildquelle: Solarmedien

Typischerweise muss das für bifaziale Solarzellen verwendete Siliziummaterial von höchster Qualität sein, damit fotogenerierte elektrische Ladungen in der Nähe der Rückseite zur Stromerzeugung beitragen können, wenn sie sich zum „Emitter“ auf der Vorderseite bewegen. Dieses Design erfordert auch die Verwendung transparenter Kapselmaterialien (z. B. Glas) auf beiden Seiten der Module.

Bildquelle: Sanyo Energy Corporation über Solarstromversorgung

In der Vergangenheit wurden bifaziale Solarzellen für BIPV-Anwendungen oder in Gebieten eingesetzt, in denen ein Großteil der verfügbaren Sonnenenergie aus diffusem Sonnenlicht besteht, das vom Boden und umgebenden Objekten reflektiert wird, z. B. in extremen Breitengraden und schneegefährdeten Regionen. Allerdings hat die Kombination aus stagnierenden Spitzenwirkungsgraden von Standard-Siebdruck-Solarzellen und erheblichen Kostensenkungen für Solarglas in den letzten Jahren – die den Einsatz einer doppelseitigen Glasverkapselung möglich machten – bifaziale Solarmodule wieder ins Rampenlicht gerückt.

Vertikal integriert

Um die Nachfrage vor Ort besser mit den PV-Erzeugungsprofilen im Laufe des Tages in Einklang zu bringen – ein Wunsch, der auf die unterdurchschnittlichen Einspeisetarife der meisten australischen Einzelhändler zurückzuführen ist – haben sich einige Verbraucher für eine Ost-West-Ausrichtung der Module entschieden, bei der die Hälfte der Solarstrom-Module weniger als 100 % beträgt Die Paneele sind nach Osten geneigt, um am Morgen eine Erzeugungsspitze zu erzeugen, und die verbleibende Hälfte ist nach Westen geneigt, um auch nachmittags eine Erzeugungsspitze zu ermöglichen. Dieses „Double-Peak“-Profil passt besser zum Stromverbrauch vor Ort, insbesondere bei privaten und gewerblichen Anlagen.

Dieser unkonventionelle Ansatz kann noch einen Schritt weitergehen, wenn wir stattdessen vertikal installierte bifaziale Ost-West-Module verwenden, was die Anzahl der für eine gleichwertige Installation erforderlichen Module mehr als halbieren würde. Diese Konfiguration würde wiederum zwei Erzeugungsspitzen erzeugen, würde aber auch von dem zusätzlichen diffusen Licht profitieren, das von der indirekten Seite in das Modul eindringt. Das Stromerzeugungsprofil würde sich im Durchschnitt wie im zweiten Diagramm unten dargestellt verhalten.

Bildquelle: Sanyo Energy Corporation über Solarstromversorgung

Bildquelle: Gamma Solar über NREL

Kostenvergleiche

Beim Vergleich der finanziellen Vorteile von einseitigen mit bifazialen Modulen sollten die effektiven Stromgestehungskosten (LCOE) über die Projektlaufzeit als entscheidende Messgröße herangezogen werden und nicht nur die Kosten pro Spitzenwatt der jeweiligen Module. Für netzgebundene PV-Verbraucher kann die Möglichkeit, die PV-Erzeugungsprofile den ganzen Tag über besser an die Nachfrage vor Ort anzupassen – und so die Nutzung des erzeugten PV-Stroms zu maximieren, anstatt ihn zu reduzierten Tarifen in australische Netze zurückzuspeisen – die Rendite einer PV-Investition steigern , trotz geringfügig höherer Vorabkosten bei der bifazialen Technologie.

Top-Bildnachweis: Der Energieblog