Vergleich von stromerzeugenden Solartechnologien

Inhaltsverzeichnis

• 1 Motivation und Ziel der Arbeit
• 2 Markt und Stromgestehungskosten der Photovoltaik
• 3 Theoretische Grundlagen und Basisgrößen
• 3.1 Globalstrahlung
• 3.2 Prinzipieller Aufbau und Wirkungsweise einer Solarzelle
• 3.3 Verluste in der realen Solarzelle
• 3.4 Standard Test Conditions (STC)
• 3.5 Normal Operating Cell Temperature (NOCT)
• 3.6 Temperaturkoeffizient
• 3.7 Performance Ratio
• 3.8 Degradation von Modulen
• 4 Vorstellung der Zelltechnologien
• 4.1 Kristalline Silizium-Technologien
• 4.1.1 Monokristalline Solarzelle
• 4.1.1.1 Aufbau und Wirkungsweise
• 4.1.1.2 Herstellung
• 4.1.2 Multikristalline Solarzelle
• 4.1.2.1 Aufbau und Wirkungsweise
• 4.1.2.2 Herstellung
• 4.2 Dünnschicht-Technologien
• 4.2.1 Amorphe Siliziumsolarzelle
• 4.2.1.1 Aufbau und Wirkungsweise
• 4.2.1.2 Herstellung
• 4.2.2 CIS und CIGS Solarzelle
• 4.2.2.1 Aufbau und Wirkungsweise
• 4.2.2.2 Herstellung
• 4.2.3 Cadmium-Tellurid Solarzelle
• 4.2.3.1 Aufbau und Wirkungsweise
• 4.2.3.2 Herstellung
• 4.3 Weitere Zelltechnologien
• 4.3.1 Farbstoffsolarzelle
• 4.3.1.1 Aufbau und Wirkungsweise
• 4.3.1.2 Herstellung
• 4.3.2 Organische Solarzelle
• 4.3.2.1 Aufbau und Wirkungsweise
• 4.3.2.2 Herstellung
• 4.3.3 Perowskit-Solarzelle
• 4.3.3.1 Aufbau und Wirkungsweise
• 4.3.3.2 Herstellung
• 4.4 Modifizierte Zelltechnologien
• 4.4.1 PERC-Zelle
• 4.4.2 TOPCon-Zelle
• 4.4.3 Punktkontaktzelle
• 4.4.4 Stapelzelle
• 4.4.5 HIT/HJT-Zelle
• 4.4.6 Bifaziale Module
• 4.5 Wichtige Vor- und Nachteile der Technologien
• 5 Technischer und wirtschaftlicher Vergleich von PV-Modulen
• 5.1 Vorgehensweise
• 5.2 Vorstellung der Module
• 5.3 Technische Vergleichsparameter
• 5.4 Wirtschaftliche Vergleichsparameter
• 5.5 Modulvergleich mit tabellarischer Übersicht
• 5.6 Sensitivitätsanalyse
• 6 Fazit und Ausblick

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Arbeit analysiert verschiedene Solarzelltechnologien, die gegenwärtig zum Einsatz kommen oder zukünftig in Photovoltaikmodulen Verwendung finden werden. Sie verfolgt das Ziel, die beste Zelltechnologie hinsichtlich ihrer technischen und wirtschaftlichen Eigenschaften unter Berücksichtigung einer PV-Freiflächenanlage an unterschiedlichen Standorten zu identifizieren und quantitativ zu bewerten.

• Vergleich verschiedener Solarzelltechnologien
• Bewertung der technischen Eigenschaften der Zelltechnologien
• Analyse der wirtschaftlichen Aspekte der Zelltechnologien
• Erstellung eines technischen und wirtschaftlichen Vergleichs von Photovoltaikmodulen
• Quantifizierung der besten Zelltechnologie unter verschiedenen klimatischen Bedingungen

Zusammenfassung der Kapitel

Das erste Kapitel erläutert die Motivation und die Zielsetzung der Arbeit, wobei die Bedeutung erneuerbarer Energien im Kontext der globalen Erwärmung hervorgehoben wird. Im zweiten Kapitel wird die Entwicklung des Photovoltaikmarktes sowie die Stromgestehungskosten der Photovoltaik beleuchtet.

Kapitel 3 beschäftigt sich mit den theoretischen Grundlagen und Basisgrößen der Photovoltaik, einschließlich der Globalstrahlung, dem Aufbau und der Wirkungsweise einer Solarzelle, den Verlusten in der realen Solarzelle, Standard Test Conditions (STC), Normal Operating Cell Temperature (NOCT), dem Temperaturkoeffizienten, dem Performance Ratio und der Degradation von Solarmodulen.

Kapitel 4 stellt verschiedene Solarzelltechnologien vor, darunter kristalline Silizium-Technologien, wie die monokristalline und die multikristalline Solarzelle, sowie Dünnschicht-Technologien, wie die amorphe Siliziumzelle, die CIS und CIGS Solarzelle und die Cadmium-Tellurid Solarzelle. Weiterhin werden weitere Zelltechnologien wie die Farbstoffsolarzelle, die organische Solarzelle und die Perowskit-Solarzelle behandelt. Schließlich werden modifizierte Zelltechnologien, wie die PERC-Zelle, die TOPCon-Zelle, die Punktkontaktzelle, die Stapelzelle, die HIT/HJT-Zelle und bifaziale Module, vorgestellt.

Im fünften Kapitel wird ein technischer und wirtschaftlicher Vergleich von Photovoltaikmodulen durchgeführt, wobei verschiedene Module hinsichtlich ihrer technischen und wirtschaftlichen Eigenschaften verglichen werden. Die Vorgehensweise, die Vorstellung der Module, die technischen Vergleichsparameter, die wirtschaftlichen Vergleichsparameter, der Modulvergleich mit tabellarischer Übersicht und die Sensitivitätsanalyse werden erläutert.

Schlüsselwörter

Die Arbeit befasst sich mit Solarzelltechnologien, Photovoltaik, erneuerbare Energien, Energiegewinnung, technische und wirtschaftliche Eigenschaften, Stromgestehungskosten, Globalstrahlung, Zelltypen, Modulvergleich, Sensitivitätsanalyse und Freiflächenanlagen.