Einer der wichtigsten Faktoren für die Umwandlung von Sonnenlicht in nutzbare elektrische Energie durch Solarmodule ist ihr Wirkungsgrad. Im Bereich der Solarenergie haben herkömmliche Silizium-Solarmodule seit langem eine starke Stellung in der Technologie. Andererseits hat sich die EPE-Solarfolie (Expandiertes Polyethylen) zu einem brauchbaren Ersatz entwickelt. Ziel dieses Artikels ist es, den Wirkungsgrad von EPE-Folien im Vergleich zu herkömmlichen Silizium-Solarzellen eingehend zu untersuchen.

Wirkungsgrad herkömmlicher Silizium-Solarmodule

Seit vielen Jahren werden herkömmliche Silizium-Solarmodule in großem Umfang eingesetzt. Sie bestehen in der Regel aus monokristallinem oder polykristallinem Silizium. Der Wirkungsgrad dieser Module liegt in der Regel zwischen 15% und 20%. Polykristalline Siliziummodule haben einen etwas geringeren Wirkungsgrad von durchschnittlich 15% bis 17% im Vergleich zu monokristallinen Siliziummodulen, die in der Regel einen höheren Wirkungsgrad von etwa 18% bis 20% aufweisen.

Zurzeit, photovoltaische EPE-Folie hat einen Wirkungsgrad der Energieumwandlung von 8% bis 12%. Um mit konventionellen Silizium-Solarmodulen konkurrenzfähiger zu sein, wird die EPE-Folie mit dem Ziel entwickelt, ihren Wirkungsgrad zu erhöhen. Es ist wichtig zu bedenken, dass EPE-Folien zwar nicht so effizient sind wie Silizium-Paneele, dass aber bei einigen Anwendungen ihre anderen Vorteile - wie Flexibilität, geringes Gewicht und ästhetische Integration - den geringeren Wirkungsgrad ausgleichen können.

Elemente, die die Produktivität beeinflussen

Der Wirkungsgrad von photovoltaischen EPE-Folien und herkömmlichen Silizium-Solarmodulen wird von vielen Faktoren beeinflusst:

a. Materialeigenschaften: Der Wirkungsgrad einer Solarzelle wird direkt von der Bandlücke, der Elektronenbeweglichkeit und der Lichtabsorptionsfähigkeit der Materialien beeinflusst, aus denen sie besteht. Während EPE-Folien derzeit entwickelt werden, um die Materialauswahl zu maximieren, verfügen Solarzellen auf Siliziumbasis über gut etablierte Materialeigenschaften.

b. Produktionsmethoden: Der Wirkungsgrad von Siliziumplatten und EPE-Folien wird in hohem Maße von den verwendeten Produktionsmethoden beeinflusst. Solarzellen sind leistungsfähiger, wenn die Schichtbildung, die Dotierung und die Abscheidungsprozesse gut kontrolliert werden.

c. Lichtmanagement: Die Wirksamkeit von Solarmodulen hängt in hohem Maße von ihrer Fähigkeit ab, Sonnenlicht effizient zu absorbieren und zu nutzen. Um die Lichtabsorption zu optimieren, verwenden Silizium-Paneele und EPE-Folien eine Vielzahl von Strategien zur Lichtabsorption und Antireflexion.

Aussichten und Schwierigkeiten für die Zukunft

Mit Verbesserungen bei Materialien, Produktionsverfahren und Gerätetopologien wird die Effizienz von EPE-Folien für die Photovoltaik in den kommenden Jahren voraussichtlich steigen. Es wird weiterhin nach neuen Wegen zur Verbesserung von Ladungstransportschichten, Tandemstrukturen und Perowskit-Materialien geforscht, um die Stabilität und den Wirkungsgrad von EPE-Folien zu erhöhen.
Dennoch ist es nach wie vor schwierig, einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen und gleichzeitig die Kosteneffizienz, Skalierbarkeit und Haltbarkeit zu gewährleisten. Um eine langfristige Leistung zu gewährleisten, wird jetzt die Stabilität der EPE-Folie bei längerer Sonneneinstrahlung, Temperaturschwankungen und Umweltfaktoren untersucht.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die EPE-Folie eindeutige Vorteile wie Flexibilität, geringes Gewicht und ästhetisch ansprechende Integration bietet, auch wenn Standard-Silizium-Solarmodule inzwischen einen besseren Wirkungsgrad haben. Der Wirkungsgrad von EPE-Folien liegt zwischen 8% und 12%, und es wird weiter geforscht, um diesen Wert zu erhöhen. EPE-Folie hat das Potenzial, das Spektrum der Solarenergieanwendungen zu erweitern und herkömmliche Siliziummodule zu ergänzen, da ihr Wirkungsgrad steigt. Dies gilt insbesondere für Bereiche, in denen Flexibilität und nahtlose Integration entscheidend sind.

Die Wasser-, Witterungs- und UV-Beständigkeit von EPE ist zwar schwächer als die von POE als Verbundklebefolie, aber sie hat immer noch die starke PID-Beständigkeit von POE, die rutschfesten Eigenschaften, die geringe Blasenanzahl und die hohe Ergiebigkeit der transparenten EVA-Klebefolie. Im Vergleich zur durchsichtigen EVA-Folie sind Lichtdurchlässigkeit, Leistung und Kosten besser als bei der POE-Folie. Der Markt ist angesichts der wachsenden Nachfrage der Verbraucher nach der Effizienz von Solarmodulen zur Stromerzeugung schnell gewachsen.