Solar-Module werden immer effizienter, doch eine Technologie sticht besonders hervor. PERC-Technologie steigert den Wirkungsgrad von Solarzellen um bis zu ein Prozent, indem sie ungenutztes Licht zurück in die Zelle reflektiert. Diese spezielle Rückseitenbeschichtung macht aus verlorener Energie zusätzlichen Strom.
PERC steht für Passivated Emitter and Rear Cell - übersetzt "Solarzelle mit passiviertem Emitter und Rückseite". Diese Technologie nutzt eine besondere Schicht auf der Modulrückseite. Rotes Licht, das normalerweise durch die Solarzelle hindurchgeht, wird zurück reflektiert und kann doch noch Strom erzeugen.
Die Technologie bietet vor allem bei schwachen Lichtverhältnissen Vorteile. Morgens und abends arbeiten PERC-Module besonders effizient. Viele große Hersteller wie Jinko Solar und Trina Solar setzen bereits auf diese Technologie.
Was ist PERC-Technologie?
PERC steht für "Passivated Emitter and Rear Cell". Diese Technologie verbessert normale Silizium-Solarzellen durch eine zusätzliche Schicht. Die Passivierungsschicht sitzt auf der Rückseite der Zelle und reflektiert ungenutztes Licht zurück in die aktive Zone.
PERC-Zellen gehören heute zu den am häufigsten verwendeten Solarzellen weltweit. Sie basieren auf der bewährten kristallinen Silizium-Technologie. Die Entwicklung begann bereits in den 1980er Jahren in australischen Forschungslaboren. Erst ab 2010 wurde die Massenproduktion wirtschaftlich machbar.
Heute produzieren fast alle großen Hersteller PERC-Module. Die Technologie gilt als aktueller Standard in der Photovoltaik-Industrie mit über 80 Prozent Marktanteil.
Wie funktioniert eine PERC-Solarzelle?
Normales Sonnenlicht enthält verschiedene Wellenlängen. Herkömmliche Solarzellen können nicht alle Lichtanteile nutzen. Rote und infrarote Lichtstrahlen durchdringen oft die Siliziumschicht, ohne Strom zu erzeugen. Diese Energie geht bei normalen Modulen verloren.
PERC-Zellen haben eine spezielle Rückseitenpassivierungsschicht aus Aluminiumoxid oder Siliziumnitrid. Diese Schicht erfüllt zwei wichtige Funktionen:
- Reflektiert ungenutzte Lichtstrahlen zurück in die Siliziumzelle
- Reduziert elektrische Verluste an der Zellenrückseite
- Neutralisiert Oberflächendefekte durch Passivierung
- Ermöglicht Stromtransport durch präzise Kontaktöffnungen
Der Wirkungsgrad steigt dadurch um etwa 1-2 Prozentpunkte gegenüber Standard-Modulen. Das entspricht einer Leistungssteigerung von 5-10 Prozent. Die Passivierungsschicht ist nur wenige Nanometer dick, verbessert aber die Zelleneigenschaften erheblich.
Vergleich: PERC vs. herkömmliche Module
| Eigenschaft | Herkömmliche Module | PERC-Module |
|---|---|---|
| Wirkungsgrad | 18-20% | 20-22,5% |
| Lichtnutzung | Basis | Verbessert durch Reflexion |
| Kosten | Niedriger | 5-10% höher |
| Lebensdauer | 25+ Jahre | 25+ Jahre |
| Temperaturkoeffizient | -0,40% pro °C | -0,35% pro °C |
| Degradation Jahr 1 | ~1% | ~2% |
PERC-Module erzeugen mehr Strom auf derselben Dachfläche. Eine typische 400-Watt-PERC-Zelle produziert etwa 20-40 Watt mehr als ein Standard-Modul. Die höhere Effizienz zeigt sich besonders bei schwächerem Licht - PERC-Zellen arbeiten auch morgens und abends produktiver.
Vorteile und Herausforderungen
Leistung bei schwachem Licht und hohen Temperaturen
PERC-Solarzellen nutzen die spezielle Rückseitenschicht, um ungenutztes Sonnenlicht zurück zu den Zellen zu reflektieren. Diese Technologie verbessert die Leistung bei schwachem Licht deutlich. Morgens und abends produzieren PERC-Module mehr Strom als herkömmliche Zellen. Bei bewölktem Himmel bleibt die Stromerzeugung ebenfalls höher.
Die Leistung bei hohen Temperaturen fällt besser aus als bei älteren Solarzellen. PERC-Module zeigen einen Temperaturkoeffizienten von etwa -0,35 Prozent pro Grad Celsius. Diese Werte bedeuten weniger Leistungsverlust an heißen Sommertagen.
Wirkungsgrad und Degradation
Der Wirkungsgrad von PERC-Modulen liegt zwischen 21 und 22,5 Prozent. Damit übertreffen sie ältere Module um 1 bis 2 Prozent. Die Degradation stellt jedoch eine Schwäche dar. PERC-Module verlieren im ersten Betriebsjahr etwa 2 Prozent ihrer Leistung durch lichtinduzierte Degradation (LID).
LID entsteht durch Bor-Sauerstoff-Komplexe im Silizium. Nach dem ersten Jahr beträgt der jährliche Leistungsabfall etwa 0,45 Prozent. Die licht- und temperaturinduzierte Degradation (LeTID) kann zusätzliche Verluste verursachen.
| Zeitraum | Standard-Module | PERC-Module |
|---|---|---|
| Jahr 1 | -1% | -2% |
| Jahre 2-25 | -0,40% pro Jahr | -0,45% pro Jahr |
| Nach 25 Jahren | ~90% Restleistung | ~88% Restleistung |
Bedeutung für Photovoltaikanlagen
PERC-Technologie steigert die Energieausbeute von Solaranlagen merklich. Eine typische Photovoltaikanlage mit PERC-Modulen produziert 1 bis 2 Prozent mehr Solarenergie als mit älteren Zellen. Die höhere Effizienz macht kleinere Dachflächen wirtschaftlicher - Hausbesitzer können mit weniger Solarmodulen ihre gewünschte Leistung erreichen.
Für die Stromerzeugung bedeutet das konkrete Vorteile. Ein 10-Kilowatt-System mit PERC-Modulen erzeugt jährlich etwa 100 bis 200 Kilowattstunden mehr Strom. Die Einspeisevergütung und der Eigenverbrauch verbessern sich entsprechend.
TOPCon, HJT und bifaziale Module
TopCon-Technologie löst PERC als neuen Standard ab. TopCon-Zellen erreichen 23 bis 24 Prozent Wirkungsgrad und zeigen praktisch keine lichtinduzierte Degradation. Der Aufbau ähnelt PERC, nutzt aber eine dünne Oxidschicht und dotiertes polykristallines Silizium auf der Rückseite.
HJT-Zellen (Heterojunction Technology) bieten ebenfalls höhere Effizienz und einen besseren Temperaturkoeffizienten von nur -0,24 Prozent pro Grad. Hersteller wie Sharp und Solarwatt setzen verstärkt auf diese Technologie. HJT-Module erreichen Wirkungsgrade von 24-25 Prozent.
| Technologie | Wirkungsgrad | Degradation | Temperaturkoeffizient |
|---|---|---|---|
| PERC | 20-22,5% | Mittel (LID) | -0,35% pro °C |
| TopCon | 23-24% | Sehr gering | -0,30% pro °C |
| HJT | 24-25% | Sehr gering | -0,24% pro °C |
Bifaziale Module nutzen Licht von beiden Seiten und erhöhen die Energieausbeute um 10 bis 30 Prozent. TopCon und HJT eignen sich besser für bifaziale Anwendungen als PERC. JA Solar und andere große Hersteller reduzieren bereits die PERC-Produktion. Die Zukunft gehört den neuen N-Typ-Technologien, die weniger Degradation und höhere Wirkungsgrade bieten.
Häufig gestellte Fragen
PERC-Zellen erreichen einen um etwa einen Prozentpunkt höheren Wirkungsgrad als Standard-Solarzellen. Die spezielle Rückseitenbeschichtung reflektiert durchdringendes Licht zurück in die Zelle. Diese Technologie nutzt rotes Licht besser als herkömmliche Zellen, das normalerweise durch Standard-Zellen hindurchdringt ohne Strom zu erzeugen. PERC-Zellen heizen sich weniger auf und arbeiten besonders effizient in den Morgen- und Abendstunden, wenn das Sonnenlicht mehr rotes Licht enthält.
PERC-Module wandeln bis zu 23 Prozent der Sonnenenergie in Strom um, während Standard-Solarzellen meist niedrigere Wirkungsgrade erreichen. Die dielektrische Schicht auf der Rückseite verhindert Verluste durch Rekombination - Ladungsträger bleiben länger aktiv und erzeugen mehr Strom. Die Technologie fängt mehr Photonen ein als herkömmliche Solarzellen, besonders langwelliges Licht wird besser genutzt. Bei begrenzter Dachfläche ermöglichen PERC-Zellen höhere Energieerträge, da weniger Module die gleiche Strommenge erzeugen.
PERC-Zellen haben bereits über 80 Prozent Marktanteil erreicht und gelten als aktueller Industriestandard für Photovoltaik-Anlagen. Die Technologie trägt zur Steigerung der Energieausbeute bei Solaranlagen bei und macht Solarstrom wirtschaftlicher. Neue Technologien wie TOPCon-Solarzellen könnten PERC in Zukunft ablösen, da sie höhere Wirkungsgrade und geringere Degradation bieten. Aktuell dominiert PERC jedoch den Markt für private Anlagen und bleibt eine Schlüsseltechnologie für die Energiewende mit bewährter Zuverlässigkeit.
PERC-Zellen erhalten eine zusätzliche dielektrische Schicht auf der Rückseite, die zwischen Halbleiter und Aluminium-Metallisierung eingefügt wird. Laserstrahlung perforiert die dielektrische Schicht hauchfein - diese Löcher ermöglichen den elektrischen Kontakt zur Aluminiumschicht. Die Aluminium-Metallisierung wird auf die perforierte Schicht aufgedampft, sodass Halbleiter und Aluminium nur indirekt in Kontakt stehen. Das Herstellungsverfahren ist aufwendiger als bei Standard-Zellen, wirkt sich aber kaum auf den Preis aus, da PERC mittlerweile Standard ist.
PERC-Zellen nutzen diffuses Licht besser als herkömmliche Zellen, da die Rückseitenpassivierung mehr schwaches Licht einfängt. Bei bewölktem Himmel zeigen PERC-Module ihre Stärken - das verfügbare Licht wird effizienter in Strom umgewandelt. Ost-West-Anlagen profitieren besonders von PERC-Technologie, da diese Ausrichtung auf langwelliges Licht in Morgen- und Abendstunden angewiesen ist. Die reflektierende Schicht gibt durchdringendem Licht eine zweite Chance - auch schwaches Licht kann noch zur Stromerzeugung beitragen.
PERC-Zellen zeigen eine etwas höhere Degradation als Standard-Zellen, da mehr Wasserstoff durch die dielektrischen Schichten eindringt. Die Leistungsgarantien der Hersteller werden dadurch wichtiger - Kunden sollten die garantierte Leistung nach 20 oder 25 Jahren prüfen. Produktgarantien müssen mindestens so lang gelten wie Leistungsgarantien, nur so sind die Zusagen der Hersteller sinnvoll abgesichert. Bei bestehenden Anlagen ist ein nachträglicher Umbau meist nicht wirtschaftlich, PERC-Module kommen hauptsächlich bei Neuinstallationen zum Einsatz.
.png?h=64&w=200&mode=max&scale=canvas&format=webp&autorotate=true){kind=logo}
.png){kind=logo}