Dünnschicht im Schlechtwettertest

Paderborn ist nicht gerade bekannt für viel Sonnenschein. Ein Test auf dem Dach der Firma Biohaus liefert trotzdem ein Indiz für die Leistungsfähigkeit von Dünnschichtmodulen, auch wenn Willi Ernst seine Ergebnisse wegen der schlechten Erträge nicht in die Welt posaunt. „Solche Erträge machen einen schlechten Eindruck. Viele Kollegen denken, dass mit den Anlagen etwas nicht stimmt“ sagt der Firmengründer. Doch so ist es eben in Paderborn. Pro Kilowatt installierter Leistung bekommt man dort nur etwa 800 Kilowattstunden.

Das Flachdach über Ernsts Arbeitsplatz ist mit sechs Grad Neigung nach Norden alles andere als optimal für die Photovoltaiknutzung. Trotzdem legte Ernst flexible Dünnschichtzellen von Unisolar auf sein Dach. Zum Vergleich baute er noch eine zweite Anlage aus kristallinen Siliziummodulen daneben; aufgeständert und nach Süden ausgerichtet. Für die Dünnschichtzellen dürfte es laut Ertragsdatenbank nicht mehr als 80 bis 85 Prozent des in Paderborn möglichen Ertrages geben.

Doch die Ergebnisse der ersten zwei Jahre überraschten auch Ernst: „Von der kristallinen Anlage holen wir zirka 800 Kilowattstunden im Jahr pro Kilowatt installierter Leistung, von der Unisolaranlage um die 750 Kilowattstunden“. Das entspricht über 90 Prozent des möglichen Ertrages in Südlage, liegt also deutlich über den Erwartungen. Nutzen Dünnschichtzellen das diffuse Licht also besser aus?

Wirkungsgrad ungenau

„Ein Problem ist, dass sich der Wirkungsgrad der Dünnschichtmodule nicht so leicht bestimmen lässt wie bei den kristallinen“, sagt Dieter Geyer, der das Testzentrum für Dünnschichtmodule am ZSW in Stuttgart leitet. Normalerweise messen die Ingenieure unter einer Lichteinstrahlung von 1.000 Watt pro Quadratmeter, was eine Zelle leistet. Bei diesen Messungen schneidet Dünnschicht deutlich schlechter ab. Ein Grund dafür liegt in der noch schlechteren Effektivität der Dünnschichtmodule. Aber: Welche Leistung man misst, hängt auch davon ab, ob die Module vorher im Licht oder im Dunkeln standen. Das wird nicht einheitlich gehandhabt und kann das Ergebnis um bis zu zehn Prozent verfälschen. Im Klartext: Vielleicht sind die Dünnschichtzellen einfach schlechter spezifiziert, als sie in Wirklichkeit sind.

Das ist noch nicht alles, was an den exakten Zahlen aus den Labors zweifeln lässt. „Einer der Gründe für das andere Verhalten bei schwachem Licht, ist der höhere Innenwiderstand der Dünnschichtmodule“, erklärt Geyer. Nach den Gesetzen der Elektrizitätslehre führt das zu umso höheren Verlusten, je höher der Strom ist. Bei geringer Sonneneinstrahlung fließt weniger Strom, sodass dieser Nachteil der Dünnschichtzellen weniger ins Gewicht fällt. Bei schwachem Licht werden sie relativ zu den kristallinen besser. Ein Pluspunkt auf Norddächern und bei schlechtem Paderborner Wetter.

Willi Ernst ist durch seine Norddachergebnisse nicht zum großen Verfechter von Norddachanlagen geworden. „Das wäre nicht seriös“. Nur wenn jemand eine große Süddachanlage hat, nicht zu sehr auf die Rendite sondern auf den insgesamt erzeugten Sonnenstrom achtet, sind Photovoltaikbahnen auf den Norddächern sinnvoll. Bei Ost- und Westdächern, für die kristalline Module nicht geeignet sind, lohne es sich aber wirklich.

Im Zuge der weiteren Dünnschichtentwicklung ist im übrigen damit zu rechnen, dass ihr Innenwiderstand sinken wird. Dann wird sich ihr Schwachlichtverhalten dem der kristallinen Zellen angleichen. Das heißt nicht, dass sie auf dem Norddach schlechter werden, sondern auf dem Süddach besser.