Solarpanels im Winterbetrieb: Unterschiede Si-x / CIS !?!

[ernest]

Hallo zusammen,

einerseits habe ich während meines Winterurlaubs einen messbaren Energieeintrag in meine Bordakkus durch die Solaranlage feststellen können (auf etwa 2000m Höhe bei sehr frostigen Außentemperaturen), und zwar sowohl bei absolutem Sonnenschein als auch bei leicht bewölktem Himmel (da eben etwas weniger).
Andererseits belehren mich erfahrene User hier wiederholt, dass Solarpanels im Winter absolut nichts bringen (können)!

Woher rührt also diese Diskrepanz?
Ich weiß es noch nicht endgültig, deshalb stelle ich hier meinen aktuellen Wissensstand zur Diskussion.

Die meinen aktuellen Wissensstand begründenden Quellen sind z.T. ziemlich "wissenschaftlich" und erschließen sich selbst mir als Halbleiter-Fachmann mit entsprechendem Grundlagenwissen nur schwerlich, aber trotzdem!
Ich versuche mal verträglichst zu übersetzen ...Schau'mer male!
(Absatznummerierung zum leichteren Zitieren!)

(1) Ich vermute, dass die meisten der mich belehrenden User hier Solarpanels auf Si-(Silizium)-Basis überm Kopf haben (in welcher der vielen Si-basierenden Möglichkeiten auch immer). Richtig??
Meine Panels sind hingegen CIS-Panels (also Dünnschichtpanels, Würth-Solar via Büttner Elektronik).

(2) Si-basierende Solarpanels können aufgrund der Eigenschaften des Siliziums (Grundwissen Halbleiterphysik) nur infrarote Strahlung (IR, also Wärmestrahlung) in Ladungstransport (also Strom) umsetzen.
Gibt es kein IR - dann gibt es auch keinen Strom aus der Si-Sperrschicht!
Da die Sonne in der Winterszeit dank der atmosphärischen Eintrübung uns kaum noch IR erhaschen lässt, ist bei Si-basierenden Solarpanels "Daumendrehen" angesagt.
Und das noch zusätzlich dank der für die hohen Sommertemperaturen ausgelegten guten Hinterlüftung, die eine Eigenerwärmung (also IR-Strahlung im Panelinneren) im Winter praktisch ausschliesst!

(3) Si-basierende Solarpanels brauchen eine bestimmte Betriebstemperatur (mein Wissen aktuell: etwa oberhalb des Gefrierpunkts?), um dem durch die Infrarot-Einstrahlung entstehenden Strom eine sinnvolle (also niederohmige) Verbindung zwischen den Panel-Elektroden zu bieten (Stichwort aus der Halbleiterphysik: freie Weglänge). Darunter geht temperaturbedingt jeder strahlungsgenerierte Strom aus der Si-Sperrschicht verloren ...

(4) CIS-Zellen verwerten aufgrund ihrer Eigenschaften zusätzlich zur IR-Strahlung (Stichwort aus der Halbleiterphysik: Sperrschichtweite) gleichwertig auch UV-Strahlung! Und die gibt es (aufgrund der kürzeren Wellenlänge) auch im Winter ausreichend (wie war das mit der Sonnencreme beim Skifahren?), und das sogar bei bedecktem Himmel! Und je höher (wie gesagt: ich war auf 2000m) um so mehr! Also nix mit "Daumendrehen" in der stromgenerierenden Sperrschicht!

(5) Aufgrund der geringeren Schichtdicke der CIS-Zellen liegt die Betriebstemperatur zum Erreichen einer sinnvollen (also niederohmigen) Verbindung zwischen den Panel-Elektroden (Stichwort aus der Halbleiterphysik: freie Weglänge; bitte nicht verwechseln mit: Sperrschichtweite!) deutlich niedriger als bei Si-basierenden Zellen (mein Wissen aktuell: knapp oberhalb -20 Grad C).

(6) Mein aktuelles Fazit: CIS-basierende Solarpanels liefern im Winter bei deutlichen Minusgraden und eher geringem Sonnenschein wohl einen Energieeintrag, den Si-basierende Zellen frühestens bei frühlingshaftem Wetter (Sonne + Temperaturen!) erreichen können!

(7) Gerade bei tiefem Sonnenstand ist eine evtl. Beschattung (SAT-Anlage!) der Solarpanels zu beachten!
- Für Si-basierende Solarpanels evtl. der endgültige "Todesstoß", da sie aufbaubedingt (selbst bei optimalem IR-Eintrag) bei Teilabschattung (bauartbedingt evtl. schon ab 20% Teilabschattung!) keinen vernünftigen Ladestrom mehr produzieren!
- Bei CIS-basierenden Solarpanels sinkt der Ladestrom nur etwas unterproportional zur Teilabschattung ...

(8) Der aufgrund des Entwicklungsstands um ca. 3-5% (?) niedrigere Wirkungsgrad der CIS-Solarpanels gegenüber spitzenmäßigen monokristall-Si-basierenden Solarpanels (verglichen bei optimaler Einstrahlung und Raumtemperatur oder höher!) scheint mir da vernachlässigbar, denn gegenüber allen anderen Si-basierenden Solarpanels bieten sie einen (z.T. eklatant, siehe (9)) höheren Nutzwert!

(9) CIS-basierende Solarpanels erzeugen eine deutlich höhere Leerlaufspannung als Si-basierende Solarpanels und somit können die Laderegler auch bei deutlich schlechteren (wetter- bzw. sonnenstandsbedingten) Randbedingungen noch ausreichend gespeist werden! D.h. auch durch diesen Effekt ein "gleitender" Übergang in den Bereich des niedrigen Energieeintrags statt eines abrupten Si-bedingeten Endes!
Ernest: Abschnitt (9) ergänzt am 21.01.2009

Allzeit wohlgeladene Bordakkus und von mir "spannende" Grüße
Ernest

[Malu]

Hallo zusammen,

Andererseits belehren mich erfahrene User hier wiederholt, dass Solarpanels im Winter absolut nichts bringen (können)!


Allzeit wohlgeladene Grüße

Ernest

Hallo Ernest,

ich muss gestehen, Dein wissenschaftlichewr Beitrag ist für mein *schlichtes Gemüt* was zu hoch.

Ich habe auch Solar, 2x 75 W und 2 Aufbaubatterien a 105, frag mich nicht, ob Si-x oder CIS, keine Ahnung, da müsste ich die Unterlagen suchen. Es hat niemand behauptet, dass Solar im Winter absolut nichts bringt, die Frage ist, ob es ausreicht. Logisch ist natürlich, dass bei einem max. Sonneneinfallswinkel von ca. 30 Grad die Leistung nicht so hoch sein kann, es sei denn, Du kannst Deine Paneele nach der Sonne ausrichten. Natürlich werden die Batterien auch im Winter aufgeladen, selbst wenn es bewölkt ist, aber eben nicht genug, dass es mir reicht. Das liegt natürlich auch an meinem erhöhten Energiebedarf im Winter, nicht nur begründet durch permanent laufende Heizung , somdern auch dadurch, dass ich doch mehr vor der Glotze hänge als im Sommer. Ausserdem habe ich ab spätestens 16:00 Uhr die Lampen an.

Ich jedenfalls hänge im Winter trotz Solar laufend am Strom.

Gruss, Malu

[ernest]

Es hat niemand behauptet, dass Solar im Winter absolut nichts bringt...

Lieber Malu,
genau dies war jedoch die mehrfach geäußerte Meinung!
Und ich wollte einfach den Hintergründen für diese gegenteiligen Positionen auf die Spur kommen ...

Sonnen-energie-geladene Grüße
Ernest

[RaiWo]

Guude!
Wir haben zwei Hochleistungspanels von Kyocera (gekauft bei REUSOLAR) auf dem Dach. Das sind 60 Wp mit je 44 Zellen. Diese Panels haben im März in Vorarlberg unsere Batterien, als wir wegen des schönen Wetters keine eizung anhatten, voll geladen!
Zusätzlich habe ich an einem Panel einen Aufstellmotor montiert, der das Panel schräg aufrichtet, so daß bei niedrigem Sonnenstand der Einstrahlungswinkel erheblich verbessert wird.
CU
Wolf

[schimi]

......
Zusätzlich habe ich an einem Panel einen Aufstellmotor montiert, der das Panel schräg aufrichtet, so daß bei niedrigem Sonnenstand der Einstrahlungswinkel erheblich verbessert wird.
CU
Wolf

Hallo Wolf,

mal ne Frage. Erzeugt man durch die verbesserte Stellung des einen Panel nicht den Effekt der Teilabschattung? Oder bezieht sich dieser Effekt immer nur auf ein Modul?

[oldman]

Hallo Wolf,

Zusätzlich habe ich an einem Panel einen Aufstellmotor montiert, der das Panel schräg aufrichtet, so daß bei niedrigem Sonnenstand der Einstrahlungswinkel erheblich verbessert wird.

Auch wir haben ein 44 Zellen Panel von Kyocera, jedoch mit Aufstellung von Hand.
Mich würde Dein Aufstellmotor näher interessieren. Vielleicht kannst Du dies beschreiben und Bilder einstellen.

Grüße vom Nikolaus

[Thomas_E.]

Es hat niemand behauptet, dass Solar im Winter absolut nichts bringt...

Lieber Malu,
genau dies war jedoch die mehrfach geäußerte Meinung!
Und ich wollte einfach den Hintergründen für diese gegenteiligen Positionen auf die Spur kommen ...

Sonnen-energie-geladene Grüße
Ernest

Hallo zusammen,

kann sein das ich das war, hatte damit aber nicht gemeint, dass die Zellen garnichts an Eintrag bringen. Wenn ich jedoch die Ladeleistung dem Strombedarf im Winter gegenüberstelle, kommt bei mir am Ende des Tages immer ein Minus in den Batterien heraus. Bei mir liegen die Zellen aber auch flach auf dem Dach.

Mich würde interessieren, wie hoch denn eure gemessene Ladeleistung wirklich ist. Ich verbrate im Winter tgl. ca 50-60 Ah, natürlich gemessen. Bei Sonnenschein und nur laufender Heizung kommt die effektive Ladeleistung kaum über 1 Ampere hinaus. Wenn dann ab Nachmittags Licht und Abends mal die Glotze dazukommt habe ich die paar Ah binnen Minuten wieder "rausgeholt".

Gruß
Thomas

[ernest]

Wir haben zwei Hochleistungspanels von Kyocera ... auf dem Dach. ... Diese Panels haben im März in Vorarlberg unsere Batterien, als wir wegen des schönen Wetters keine eizung anhatten, voll geladen!

Hallo Wolf,
leider hast Du nicht erwähnt, welchen Typs diese Panels sind! Ok, die Kyocera-Website bringt die Antwort: es sind Si-basierende Panels.
Wie hoch waren denn da die Außentemperaturen am Tag? Im März in Vorarlberg bestimmt deutlich oberhalb des Gefrierpunkts, oder?! Das würde dann zunächst einmal meine o.g. Hypothese stützen können ...

... kann sein das ich das war, hatte damit aber nicht gemeint, dass die Zellen garnichts an Eintrag bringen.

Keine Angst, lieber Thomas, warst nicht nur Du!

So, nachdem das Thema erst einmal auf den Nebenaspekt "Stellmotor" abgedriftet ist, erlaube ich mir, es wieder auf mein Kernanliegen zurückzuholen:
Ich war heute auf der CMT in Stuttgart bei Büttner-Elektronik und habe bei dem mir schon länger bekannten Fachmann nachgefragt. Da diese Firma alle Sorten von Solarpanels im Programm hat, kann ich von einer neutralen Auskunft ausgehen.

Erstaunliche Antwort: es wäre ihm nicht bekannt, dass irgendein Solarzellen-Hersteller eine temperaturabhängige Wirkungsgrad-Kennlinie angäbe, die Temperaturen unterhalb der Raumtemperatur (also meist: 25 Grad C) beinhalten würde ...

Seine Rückmeldung von Kunden würde aber eindeutig zeigen, dass CIS-basierende Solarpanels im Winter deutlich bessere Energieeinträge brächten als alle üblichen Si-basierenden Solarpanels.
Was er u.a. darauf zurückführt, dass die CIS-basierenden Solarpanels eine deutlich höhere Leerlaufspannung erzeugen als Si-basierende Solarpanels und somit die Laderegler auch bei deutlich schlechteren (wetter- bzw. sonnenstandsbedingten) Randbedingungen noch ausreichend gespeist werden können. (*)

Vielleicht hat ja doch noch jemand einen Beitrag zu meinem ursprünglichen Thema?

Viele Grüße
Ernest

(*): Das ist ein mir bekannter, aber in meinem Startbeitrag vergessener Effekt, ich trage ihn dort noch nach.
Einfach der Übersichtlichkeit halber.

[helix1]

Den Beitrag von ernest finde ich ausgezeichnet.

Da ich seit geraumer Zeit dabei bin mich über "alternative energien" im WoMo zu informieren, hat der Beitrag mir eine wertvolle Hilfe gegeben.
Dafür Danke.
Gruss
helix1

[Seekater]

Lieber Ernest,

excellente Abhandlung, meinen besten Dank dafür.

Ich habe eben selbst mal recherchiert, was CIS in diesem Zusammenhang denn bedeutet: Copper-Indium-Diselenid, d.h. Kupfer und Spuren von Indium. Somit hätte ich drei Fragen:

a) Wie stabil ist denn die CIS-Solarzelle im Hinblick auf Ihre technischen Daten über die Zeit ?
b) Zur theoretischen Wissens-Erweiterung (Halbleiterphysik hab' ich leider nur kaum genossen): Könntest Du die "niederohmige Verbindung zwischen den Panel-Elektroden, frie Weglänge, Sperrschichtweite" noch versuchen ein klein bischen transparenter zu machen ?
c) Zur praktischen Wissens-Erweiterung: Auch mich würde der Aufstellmotor näher interessieren.....

Nochmals Danke und Gruß
Seekater

[mcmuller]

Sehr interessant - DANKE!

aber den Temperaturzusammenhang habe ich anders erlesen:

Generell gilt wohl: Je kälter, desto besser funktionieren Solarmodule - deshalb montiert man die Module ja auch möglichst mit Hinterlüftung (Quelle: http://www.solarserver.de/wissen/photovoltaik.html

Davon, daß bei Minus-Temperaturen die Leistung abnimmt, habe ich noch nie gehört - Strom fließt eigendlich besser, je kälter es wird - Stichwort: Widerstand

Das Dünnschichtzellen bei gleicher Größe nur 3-5% weniger Ertrag haben sollen, ist mir neu - die Quelle (und andere) gibt 14% Wirkungsgrad bei Silizium und 5% Wirkungsgrad bei Dünnschicht-Zellen an - das ist grob das dreifache!!

edit: gerade habe ich nochmal bei Büttner und anderswo nach Deinen CIS-Modulen gesucht. Ich denke, das sind gar keine Dünnschichtzellen (auch anamorph genannt...)

CIS-Solarmodule sind etwas kostenintensiver als die bisherigen Standardmodule, aber die Anschaffung kann sich ge-
rade dann lohnen, wenn Teilabschattungen nicht grundsätzlich zu vermeiden sind. Obwohl sie sich optisch etwas ähneln,
sind CIS-Module übrigens nicht zu verwechseln mit den sog. »Amorphen Solarmodulen«. Diese sind nach heutigem Stand
der Technik immer noch wesentlich schwächer im Wirkungsgrad sowie im Alterungsverhalt.

Ist ein Zitat von einem Datenblatt zur MT-SM 80 CIS von Büttner...
edit off------------

Soviel zu meinem bescheidenen Solarwissen...

Praktisch funktionieren unsere beiden Polykristallinen 90W-Module bei Kälte/Winter/Höhe deutlich besser (Sonnenschein vorrausgesetzt). Bei Abschattung/Wolken haben Monokristalline- und Dünnschichtmodule unbestritten Vorteile.

Uns zieht es aber eh' eher in die Sonne, deshalb haben wir uns bewußt für gut hinterlüftete Poly's entschieden...

Sonnige Grüße
mcmuller

[ernest]

Vielen Dank für großes Lob ... Isset ja schon fast Ibääh-mäßig:

Den Beitrag von ernest finde ich ausgezeichnet.

excellente Abhandlung, meinen besten Dank dafür.

Sehr interessant - DANKE!

... aber bitte auch dringend Vorsicht:

Da ich seit geraumer Zeit dabei bin mich über "alternative energien" im WoMo zu informieren, hat der Beitrag mir eine wertvolle Hilfe gegeben ...

Ich habe hier (wie in meinem Startbeitrag auch angegeben) nicht gängiges Wissen dargestellt, sondern mangels mir aktuell bekannter besseren Informationen einen evtl. fragwürdigen "Schnappschuss" an Informationen eingestellt.
Gut, den größten Müll habe ich sicherlich nicht erwischt, da ich mich doch etwas auskenne.
Aber: bitte keine Schadenersatzforderungen (auch nicht wegen negativer Beeinflussung der Gemütslage! ) aufgrund meiner hier veröffentlichten Bemerkungen!

Die aktuellen Beiträge bieten leider auch keinen Hinweis auf richtig/falsch meiner Hypothese.
Da würde ich mir einfach als "Hilfe" eindeutig zu Außentemperatur und Wetterlage zuordenbare Ladestrom-Protokolle wünschen (so, wie ich sie auch nicht bieten kann! )

Aber spätestens dieser Beitrag ...

Davon, daß bei Minus-Temperaturen die Leistung abnimmt, habe ich noch nie gehört - Strom fließt eigendlich besser, je kälter es wird ...

... gibt mir zu denken (auch wenn er so pauschal formuliert eher Unsinn ist):

Warum setzt die Raumfahrt bei -272,5 Grad C seit Jahrzehnten auf Si-basierend Panels?!?
Vielleicht weil sie dank fehlender Atmosphäre doch noch IR erhaschen können??
Oder weil meine Quellen für das Eingangsposting doch verkehrt liegen??

Also: ich bleibe dran (habe heute 4 Anfragen an Panel-Hersteller abgesetzt) , und drohe Euch definitv an:

Diesen Thread erhalte ich am Leben, bis ich Klarheit habe!

Solare Grüße
Ernest

PS: vielleicht hat der eine oder ander hier aus dem Forum ja auch etwas davon ...

[Schwedenopa]

Hallo,

so, jetzt muss ich (als Physiker) doch noch ein paar Kommentare loswerden:

Andererseits belehren mich erfahrene User hier wiederholt, dass Solarpanels im Winter absolut nichts bringen (können)!

Das ist so pauschal nicht richtig. Im Prinzip arbeiten Solarpanels im Winter sogar mit höherem Wirkungsgrad, da sie kühler sind. Aus zwei Gründen allerdings geht die im Tagesdurchschnitt produzierte Menge im Winter dennoch zurück: Erstens fällt das Sonnenlicht flacher ein, muss also einen längeren Weg durch die Atmosphäre zurücklegen. Dabei wird mehr Licht gestreut und absorbiert, so dass weniger auf der Erdoberfläche ankommt. Zweitens sind schlicht und einfach die Tage kürzer, so dass die Zeit in der die Solarzelle überhaupt arbeiten kann verkürzt wird. Beide Effekte wirken sich auf alle Arten von Solarzellen aus.

(1) Ich vermute, dass die meisten der mich belehrenden User hier Solarpanels auf Si-(Silizium)-Basis überm Kopf haben (in welcher der vielen Si-basierenden Möglichkeiten auch immer).

Richtig, und das hat hauptsächlich historische Gründe: Denn lange Zeit hatte man bei industriell hergestellten Panels nur die Auswahl zwischen Silizium (monokristallin), Silizium (polykristallin) und Silizium (amorph). Zwar gibt es schon länger GaAs-Zellen (Galliumarsenid), welche erheblich höhere Wirkungsgrade erreichen als Si-Zellen, doch sind diese extrem teuer in der Herstellung und werden daher hauptsächlich in der Raumfahrt eingesetzt.

Meine Panels sind hingegen CIS-Panels (also Dünnschichtpanels, Würth-Solar via Büttner Elektronik).

Dünnschichtpanels gibt es auch aus Silizium. Die Besonderheit bei den CIS-Panels ist nicht die Dünnschichttechnik, sondern dass man ohne Silizium auskommt und deshalb hofft, in Zukunft kostengünstiger produzieren zu können. Zwar gibt es Silizium im wahrsten Sinne des Wortes wie Sand am Meer (Sand besteht größtenteils aus Siliziumdioxid), aber die Herstellung von für Solarzellen ausreichend reinem Silizium, insbesondere wenn es monokristallin sein soll, ist sehr energieaufwändig und damit teuer. Problematisch bei CIS-Zellen könnte aber in Zukunft werden, dass für deren Herstellung das extrem seltene Indium (das I aus dem CIS) benötigt wird. Zwar nur in kleinsten Mengen, aber Indium wird auch z.B. für die Herstellung von LCD-Displays und Leuchtstofflampen (Energiesparlampen!) benötigt, weshalb ein Konkurrenzkampf um diesen knappen Rohstoff denkbar erscheint.

Das besser ans Tageslicht angepasste Spektrum ist eher ein - durchaus erwünschter - Nebeneffekt.

(2) Si-basierende Solarpanels können aufgrund der Eigenschaften des Siliziums (Grundwissen Halbleiterphysik) nur infrarote Strahlung (IR, also Wärmestrahlung) in Ladungstransport (also Strom) umsetzen.

Das ist schlicht falsch. Zwar benötigt der photoelektrische Effekt, auf dem alle Solarzellen basieren, eine bestimmte Mindest-Photonenenergie des Lichts, und damit eine bestimmte Höchst-Wellenlänge. Unterhalb dieser Mindestenergie geht gar nichts. (Die Entdeckung, dass dieses Einsetzen des Photoeffekts von der Farbe des Lichtes und nicht von der Intensität abhängt, hat übrigens einem gewissen Herrn Einstein den Nobelpreis eingebracht.) Aber alles Licht, was eine höhere Energie hat (kürzere Wellenlänge), kann von der Solarzelle verarbeitet werden. Wenn auch mit zu höheren Energien hin abnehmendem Wirkungsgrad.

Gibt es kein IR - dann gibt es auch keinen Strom aus der Si-Sperrschicht!
Da die Sonne in der Winterszeit dank der atmosphärischen Eintrübung uns kaum noch IR erhaschen lässt, ist bei Si-basierenden Solarpanels "Daumendrehen" angesagt.

Auch falsch. Denn erstens gibt es immer IR. Zweitens siehe unter (2).

(3) Si-basierende Solarpanels brauchen eine bestimmte Betriebstemperatur (mein Wissen aktuell: etwa oberhalb des Gefrierpunkts?), um dem durch die Infrarot-Einstrahlung entstehenden Strom eine sinnvolle (also niederohmige) Verbindung zwischen den Panel-Elektroden zu bieten (Stichwort aus der Halbleiterphysik: freie Weglänge). Darunter geht temperaturbedingt jeder strahlungsgenerierte Strom aus der Si-Sperrschicht verloren ...

Das Gegenteil ist richtig: Je höher die Temperatur der Zelle, desto geringer wird der Wirkungsgrad. Alle Solarzellen, auch Si-Zellen, arbeiten sogar unter Weltraumbedingungen, sprich bei Temperaturen deutlich unter -200°C. Und sogar mit einem besseren Wirkungsgrad als auf der Erde.

(7) Gerade bei tiefem Sonnenstand ist eine evtl. Beschattung (SAT-Anlage!) der Solarpanels zu beachten!
- Für Si-basierende Solarpanels evtl. der endgültige "Todesstoß", da sie aufbaubedingt (selbst bei optimalem IR-Eintrag) bei Teilabschattung (bauartbedingt evtl. schon ab 20% Teilabschattung!) keinen vernünftigen Ladestrom mehr produzieren!
- Bei CIS-basierenden Solarpanels sinkt der Ladestrom nur etwas unterproportional zur Teilabschattung ...

Hier liegt der Hase im Pfeffer! CIS-Module reagieren weniger empfindlich auf Abschattung. Dies hat allerdings mit dem Zellenmaterial jedoch nichts, aber auch gar nichts zu tun, sondern lediglich mit der Form der einzelnen Zellen (Längsstreifen).

Tatsache ist: Eine einzelne Solarzelle produziert, wenn sie belichtet wird, eine (weitestgehend) konstante Spannung, die zu höheren Temperaturen hin abfällt. Diese beträgt bei Si-Zellen im optimalen Arbeitspunkt ca. 0,5 Volt. Ein Solarladeregler im Womo benötigt nun aber mindestens ca. 15 Volt, um arbeiten zu können. Deshalb schaltet man in einem Panel mehrere Zellen hintereinander. Si-Zellen sind nun typischerweise rund oder nahezu quadratisch. Werden nun einzelne Zellen eines Panels abgeschattet, so fällt mit jeder einzelnen abgeschatteten Zelle die Ausgangsspannung um ca. 0,3-0,4 Volt ab. Sehr schnell erreicht man den Punkt, an dem die zum Betrieb des Ladereglers nötige Spannung nicht mehr erreicht wird. Hochwertige Si-Panels haben deshalb schon einige "Reservezellen", produzieren also bei vollständiger Ausleuchtung eine Spannung von deutlich mehr als 15 Volt.

Der Vorteil der CIS-Zellen bei teilweiser Abschattung rührt daher, dass diese sehr einfach in Form von langen Streifen produziert werden können. Damit ist es viel unwahrscheinlicher, dass eine einzelne Zelle komplett abgeschattet wird. Zwar ist dies theoretisch auch bei Si-Zellen machbar, würde jedoch die Fertigung extrem verteuern.

Fazit:
CIS-Module haben (derzeit noch) einen etwas geringeren Wirkungsgrad als (hochwertige) Si-Module. Dies wird (derzeit noch) durch das besser ans normale Tageslicht angepasste Spektrum nicht ganz ausgeglichen. Überdies sind sie etwa 20% größer (und damit schwerer) als leistungsmäßig vergleichbare Si-Module. CIS-Module in Längsstreifenanordnung reagieren jedoch weniger empfindlich auf Abschattung als Si-Module. Deshalb können sie unter Umständen gerade im mobilen Betrieb höhere Durchschnittserträge liefern als Si-Module. Diesen Vorteil erkauft man sich (derzeit noch) mit einem größeren Fläche, einem höheren Gewicht und einem höheren Preis.

Im Winterbetrieb, um den es hier geht, haben CIS-Module jedoch - abgesehen von der Abschattungsproblematik bei tiefstehender Sonne - keinerlei prinzipielle Vorteile gegenüber Si-Modulen.

MfG
Gerhard

[Thomas_E.]

Tatsache ist: Eine einzelne Solarzelle produziert, wenn sie belichtet wird, eine (weitestgehend) konstante Spannung, die zu höheren Temperaturen hin abfällt. Diese beträgt bei Si-Zellen im optimalen Arbeitspunkt ca. 0,5 Volt. Ein Solarladeregler im Womo benötigt nun aber mindestens ca. 15 Volt, um arbeiten zu können. Deshalb schaltet man in einem Panel mehrere Zellen hintereinander. Si-Zellen sind nun typischerweise rund oder nahezu quadratisch. Werden nun einzelne Zellen eines Panels abgeschattet, so fällt mit jeder einzelnen abgeschatteten Zelle die Ausgangsspannung um ca. 0,3-0,4 Volt ab. Sehr schnell erreicht man den Punkt, an dem die zum Betrieb des Ladereglers nötige Spannung nicht mehr erreicht wird. Hochwertige Si-Panels haben deshalb schon einige "Reservezellen", produzieren also bei vollständiger Ausleuchtung eine Spannung von deutlich mehr als 15 Volt.

Hallo Gerhard,

vielen Dank für die Infos, man lernt halt solange, bis alle Finger gleich lang sind, oder so.

Ich wusste zwar, das (teil)Abschattung ein Problem darstellt, kannte aber nicht die genauen Hintergründe und Zusammenhänge. Dank Deiner sehr verständlichen Darstellung bin ich meiner Dummheit wieder ein kleines Stück entkommen, trotzdem ist der Weg noch lang.

Gruß
Thomas

[mcmuller]

....dank so fachlich ausführlichen und gut formulierten Beiträgen wie Gerhard's (Danke für die Erleuchtung meines Halbwissens!) bleibt uns einfach kein Raum mehr für wüste Spekulationen und seitenlange Annäherung an die Wahrheit!
Das hat ja schon Wikipedia-Qualität....

Gruß, Gregor