Was sind die Vorteile der Solar Frontier CIS-Technologie gegenüber der Silizium-Technologie?

Die CIS-Technologie von Solar Frontier liefert höhere spezifische Energieerträge (kWh/kWp) als andere Technologien, wie kristalline Siliziummodule. Die Hauptgründe dafür sind:

  • Gutes Schwachlichtverhalten bei niedrigen Einstrahlwinkeln
  • Hohe Schattentoleranz
  • Hohe Temperaturstabilität
  • Light Soaking Effect

Zusammengefasst: das ideale Modul für den Einsatz unter Realbedingungen.

Hervorzuheben ist auch die Herstellung der Module ohne toxische Materialien, wie Blei und Cadmium, welche durch das RoHS Zertifikat nachgewiesen wird (siehe Themengruppe Umweltaspekte).

Außerdem punktet die CIS-Technologie durch eine einfachere Produktion, die weniger Energie und Rohstoffe benötigt. Nicht zuletzt ist das Potenzial der CIS-Technologie noch lange nicht ausgeschöpft, sodass Effizienzsteigerungen viel schneller und einfacher zu erreichen sind. Im Gegensatz dazu hat die Poly-Silizium-Technologie den größten Schritt schon hinter sich gebracht und erwartet nur noch langsame Entwicklungen.

Wie schneiden CIS basierte Module im Vergleich zu monokristallinen Module ab?

Ein Vergleich der beiden Modultechnologien ist, wenn überhaupt, nur im Bezug auf den höchsten spezifischen Ertrag den ein Modul erbringt, also kWh/kWp, sinnvoll; bzw. im Hinblick auf die bessere Performance Ratio. Monokristalline Silizium-Module sind zumeist diejenigen mit den höchsten Wirkungsgraden bzw. den höchsten Leistungsangaben. Diese werden aber nach den sog. Standardtestbedingungen gemessen, die im wirklichen Leben fast nie anzutreffen sind. Viel entscheidender ist die Leistungsfähigkeit der Module bei nicht idealen Bedingungen, wie sie entweder systembedingt oder wetterabhängig überwiegend herrschen. Dazu zählen: Nicht ideale Dach-Ausrichtungen (West, Ost oder sogar Nord), nicht ideale Dachneigung (zu flach, zu steil, gerundet), Verschattungen durch Kamine, Bäume, Horizontverlauf; ungünstige Einstrahlwinkel der Sonne im Tages- und Jahresverlauf, Schwachlicht, Diffuslicht.

Solar Frontier CIS-Module wurden entwickelt, um auch unter diesen schwierigen Bedingungen beste Leistungen zu erbringen, das heißt höchste Erträge gemessen als kWh pro kWp. Das Resultat ist die optimale Energieerzeugung unter allen, auch unvorteilhaften Lichtbedingungen. Mehr Informationen sowie reale Ertragsdaten im Vergleich finden Sie auf unserer Homepage im Bereich CIS vs. andere Technologien.

Wie ist der Light Soaking Effect zu erklären?

Die Pufferschicht im CIS-Modul von Solar Frontier ist verantwortlich für den Light Soaking Effect. Diese Schicht ist ein Bestandteil der CIS-Dünnschicht und sorgt für den leichteren Ladungstransport zwischen der photoaktiven Schicht und dem transparenten Kontakt (TCO) auf der Modul-Frontseite. Diese Pufferschicht bildet anfangs eine Energiebarriere, die den Elektronenfluss erschwert. Ausgelöst durch die Photonen des Sonnenlichts setzen sich die ersten Elektronen in Bewegung und neutralisieren im Grenzbereich der Schichten die anfangs noch existierenden Defektstellen. Dadurch wird die Energiebarriere kleiner, der Fluss der nächsten Elektronen erleichtert und der Serienwiderstand wird geringer. Infolgedessen steigt der Energiezufluss an und die Effizienz des Moduls wird erhöht. Im Gegensatz zum klassischen CIS ersetzt die besondere Technologie von Solar Frontier das giftige Cadmium durch Zink. Dadurch wird nicht nur die Umwelt geschont, sondern es entsteht der Light Soaking Effect. Dabei verbessern sich die Eigenschaften der Pufferschicht und die Modulleistung steigt. Dieser Effekt ist das Ergebnis einer jahrelangen, intensiven Arbeit unserer Forschung und Entwicklung.

Wie schnell tritt der Light Soaking Effect ein?

Der Light Soaking Effect beginnt sofort, nachdem das Modul erstmals dem Sonnenlicht ausgesetzt wird. Typischerweise wird nach 50 bis 60 Sonnenstunden die Sättigung erreicht.

Was bedeutet besseres Verhalten bei Schwachlicht bzw. niedrigen Einstrahlwinkeln?

Das Energiespektrum des Sonnenlichtes verändert sich mit dem Air Mass Faktor (AM). Dieser ist ein Maß für die Strecke, die das Sonnenlicht durch die Erdatmosphäre zurücklegen muss: AM = 1 bedeutet senkrechte Einstrahlung auf die Erdoberfläche (Äquator, mittags), AM > 1 bedeutet niedrige Einstrahlwinkel (Sonnenauf- bzw. Untergang). Mit steigendem AM nimmt zwar die absolute Energiedichte der Sonneneinstrahlung ab, gleichzeitig verschiebt sich jedoch die Energie in Richtung größerer Wellenlängen (Morgenrot / Abendrot).
Da die Solar Frontier CIS Module für dieses längerwellige Licht, sogar bis in den Infrarotbereich hinein, eine größere Empfindlichkeit aufweist als andere Technologien, ist die relative Energieausbeute zu diesen Zeiten wesentlich höher.

Aber auch das Modulverhalten bei Diffuslicht (auch blaues Schwachlicht genannt), hervorgerufen durch bedeckten Himmel, Nebel etc. auch untertags, ist im Fall der CIS-Technologie günstiger als bei c-Si Modulen. Das bedeutet, daß auch der kürzerwellige und energiedichtere Spektralbereich des Sonnenlichtes von CIS Modulen effektiver in Energie umgesetzt werden kann als von Silizium-Modulen.

Was bedeutet hohe Verschattungstoleranz?

Die Zellenstruktur von CIS-Modulen ist vollständig unterschiedlich zu der von c-Si-Modulen. Dies ist technologie- bzw. herstellungsbedingt: Die schmalen CIS-Zellen verlaufen parallel über die gesamte Modullänge, c-Si-Zellen sind typischerweise quadratisch mit 15 cm Kantenlänge. Die Zellen sind in beiden Fällen in Serie geschaltet. Wenn definierte Schattenverläufe in einem Projekt zu erwarten sind (z.B. morgens und abends horizontale Schatten bei einem Shed-Dach oder Freifeld), so kann die Energieproduktion optimiert werden: Die CIS-Module sind in diesem Fall mit Zellausrichtung senkrecht zum Schattenverlauf zu installieren, im Beispiel Shed-Dach also senkrecht („portrait“). Bei Verschattung eines Moduls bzw. einer Modulreihe zu X % verbleibt eine Energieproduktion von (100-X) %.

Warum ist das Solar Frontier Modul das ideale Modul für den Projekteinsatz unter Realbedingungen?

Die Standard Testbedingungen (Einstrahlung 1000W/m² bei Modultemperatur 25°C und Sonnenlichtspektrum bei Air Mass Faktor 1,5), bei denen die Datenblatt-Charakteristika von Solarmodulen bestimmt werden, tauchen im täglichen Einsatz so gut wie nie auf. Dagegen herrschen in 70% bis 80% der Betriebszeit von PV-Systemen Einstrahlwerte zwischen 200 und 700 W/m² vor, bei denen Solar Frontier CIS-Module die maximale Performance aller Technologien bieten. Zusammen mit Verschattungsoptimierung, Temperaturstabilität und Light Soaking Effect erreichen Solar Frontier CIS-Module höchste spezifische Energieerträge (kWh/kWp).

Was bedeutet Performance Ratio (PR)?

Die Performance Ratio bezieht sich auf das Verhältnis zwischen Nutz- und Sollertrag einer Photovoltaikanlage und definiert somit das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Ertrag und dem theoretisch unter Standard-Testbedingungen möglichen Energieertrag. Für die Performance Ratio kann je nach Anlagengüte zwischen 70% und 85% angesetzt werden. Eine sehr gute Anlage erreicht noch höhere Werte.

Wird die Leistung der CIS PowerModule durch Schneckenspuren beeinträchtigt?

Schneckenspuren sind ein Phänomen, das ausschließlich bei kristallinen Silizium-Modulen auftreten kann. Sie können in drei verschiedene Typen unterschieden werden: eine Verfärbung der Silber-(Ag)Paste quer über die c-Si-Zelle, eine Verfärbung entlang der Zellkante (Bildung eines „Rahmens“ – „framing“), und Verfärbungen die von den Zellverbindungen ausgehen (sog. „Fingerabdrücke“ oder „finger prints“). Aufgrund der chemischen Zusammensetzung der Solar Frontier CIS-Module und der technologischen Unterschiede zu c-Si Modulen kann jedoch ausgeschlossen werden, dass Schneckenspuren bei Solar Frontier PowerModulen vorkommen.