In diesem Ratgeber
Amorphe Solarzellen eignen sich vor allem für kleine Geräte, Innenräume sowie leichte oder flexible Solarmodule. Sie bestehen meist aus einer dünnen Schicht amorphen Siliziums. „Amorph“ bedeutet, dass das Silizium keine regelmäßige Kristallstruktur hat.
Bei diffusem Licht sind sie unter bestimmten Bedingungen gegenüber kristallinen Solarzellen im Vorteil. Für ein Hausdach sind sie deshalb nicht automatisch die bessere Wahl: Auf derselben Fläche erzeugen sie meist weniger Strom. Entscheidend sind Lichteinfall, Strombedarf und verfügbarer Platz.
Aufbau amorpher Solarzellen
Amorphe Solarzellen gehören zur Dünnschichtphotovoltaik. Dabei wird das lichtaktive Material als dünne Schicht auf ein Trägermaterial aufgebracht, etwa Glas oder einen flexiblen Untergrund. So lassen sich leichte und biegsame Bauformen herstellen, die mit klassischen, starren Solarmodulen schwerer umzusetzen wären.
Das Material nimmt Licht aus einem breiten Spektralbereich auf. Die Zelle wandelt aber nicht alle Wellenlängen gleich gut in Strom um. Auch die Lichtmenge zählt: Bei weniger Einstrahlung sinkt die erzeugte Leistung. Ihre Stärken zeigen sich daher eher bei bestimmten Lichtverhältnissen und flexiblen Bauformen als bei der Strommenge pro Fläche.
Warum diffuses Licht hilft
Diffuses Licht entsteht, wenn Wolken und die Atmosphäre das Sonnenlicht streuen. Eine Solarzelle erhält dann Licht aus verschiedenen Himmelsrichtungen statt hauptsächlich aus einem direkten Sonnenstrahl. Wie viel Strom sie daraus erzeugt, hängt sowohl von der Lichtmenge als auch vom Spektrum ab, also davon, welche Wellenlängen das Licht enthält.
Eine Vergleichsstudie zu amorphen und kristallinen Modulen fand bei stark bedecktem Himmel einen relativen Vorteil für die untersuchten amorphen Zellen. In einem Szenario mit 90 Prozent Wolkenbedeckung lag ihr Kurzschlussstrom, also der Strom bei einer Messung ohne angeschlossene Last, um mehr als 30 Prozent über dem der kristallinen Vergleichszelle. Bei mäßig diffusem Licht schnitt dagegen die kristalline Zelle besser ab.
Der hohe Prozentwert beschreibt einen einzelnen Vergleich unter stark bedecktem Himmel. Er bedeutet weder, dass ein amorphes Modul insgesamt mehr Strom liefert, noch dass es übers Jahr einen entsprechend großen Ertragsvorteil hat. In derselben Untersuchung trug der Unterschied im Lichtspektrum deutlich weniger zum berechneten Jahresertrag bei. Vergleichen Sie deshalb den erwarteten Ertrag über längere Zeit; die Leistung an einem einzelnen trüben Tag bietet dafür nur einen begrenzten Anhaltspunkt.
Einsatzbereiche amorpher Solarzellen
Amorphe Solarzellen passen zu Geräten, deren Strombedarf niedrig ist und die bei Innenraumlicht oder wechselnden Lichtverhältnissen arbeiten. Dazu gehören Solarrechner und Uhren sowie drahtlose Sensoren. Eine kleine Zelle kann dort eine Batterie unterstützen oder sie unter passenden Bedingungen ersetzen. Ob sie eine Batterie dauerhaft unterstützen oder ersetzen kann, hängt von Zellfläche und Beleuchtung ab. Auch der Energieverbrauch und ein möglicher Speicher spielen dabei eine Rolle.
Für Innenräume gelten andere Bedingungen als für bewölkte Außenbereiche. Kunstlicht ist meist viel schwächer als Tageslicht und hat ein anderes Spektrum. Deshalb lassen sich Messwerte für Innenraumzellen nicht ohne Weiteres mit Wirkungsgraden vergleichen, die unter standardisiertem Sonnenlicht ermittelt wurden. Auch die Lichtquelle und das Messverfahren beeinflussen den angegebenen Wirkungsgrad. Für Innenphotovoltaik gibt es keinen einheitlichen Messstandard, den die Fachwelt weitgehend anerkennt.
Flexible Dünnschichtmodule kommen außerdem für kleine elektronische Geräte und schattige Außenbereiche infrage.
Auch die Integration in Gebäude ist möglich. Dünnschichtmodule können beispielsweise für bestimmte Oberlichter oder andere geeignete Gebäudeflächen vorgesehen werden. Ob eine solche Lösung passt, hängt von der konkreten Fläche ab. Ebenso kommt es auf die gewünschte Strommenge und die baulichen Anforderungen an. Die Einbaumöglichkeit allein sagt nicht, ob sich die Lösung rechnet.
Grenzen amorpher Solarzellen
Wenn auf einer kleinen Dachfläche möglichst viel Strom erzeugt werden soll, ist die Leistung pro Quadratmeter ein wichtiger Vergleichspunkt. Hier sind amorphe Module häufig im Nachteil. Eine Langzeitstudie untersuchte etwa ein bestimmtes amorphes Modul mit einem stabilisierten Wirkungsgrad von 6,3 Prozent. Dieser Wert gilt für die untersuchte Probe und ist kein allgemeiner aktueller Marktwert. Er zeigt aber, warum Sie bei knappem Platz die Daten konkreter Produkte mit denen anderer Module vergleichen sollten.
Auch der Lichtvorteil ist keine pauschale Lösung für Verschattung. Ein amorphes Modul erzeugt bei diffusem Licht weiterhin weniger Strom, wenn nur wenig Licht auf die Fläche fällt. Zudem hängt der Vergleich davon ab, wie stark der Himmel bedeckt ist und welches Spektrum das Modul erreicht. Wer regelmäßig möglichst viel Energie erzeugen will, sollte deshalb den erwarteten Ertrag am Standort prüfen. Das sagt mehr aus als die Annahme, amorphe Zellen seien bei Wolken stets überlegen.
Amorphe Siliziumzellen können nach der ersten Lichteinwirkung zunächst an Leistung verlieren. Dieser anfängliche Rückgang wird Staebler-Wronski-Effekt genannt. In einer Langzeitstudie sank die Leistung der untersuchten Probe in den ersten neun Tagen um annähernd sechs Prozent. Ausmaß und Dauer hängen vom Modul und den Betriebsbedingungen ab; der Wert lässt sich nicht auf jedes heutige Produkt übertragen. Beim Kauf sollten daher stabilisierte Leistungsangaben und die Garantiebedingungen des Herstellers berücksichtigt werden.
Amorphe Solarzellen auswählen
Für einen Rechner, eine Uhr oder einen stromsparenden Sensor kann eine amorphe Zelle sinnvoll sein, wenn die verfügbare Fläche ausreicht und das Gerät mit der vorhandenen Beleuchtung zurechtkommt. Für den Einsatz in Innenräumen sollte der Anbieter Messwerte für die passende Lichtquelle nennen. Ein Wirkungsgrad unter Sonnenlicht beantwortet nicht automatisch die Frage, wie gut die Zelle unter einer Lampe arbeitet.
Für flexible Module oder kleine Geräte im Freien lohnt sich ein Blick auf Gewicht, Bauform und die Angaben zur Nutzung bei indirektem Licht. Wer dagegen eine Dachfläche für eine möglichst hohe Stromproduktion nutzen möchte, sollte die Leistung pro Fläche, den erwarteten Jahresertrag und die konkreten Produktdaten vergleichen. Die mögliche Stärke bei stark bedecktem Himmel ersetzt diesen Vergleich nicht.
