Grundlagen
Photovoltaik Wirkungsgrad – Wie effizient sind Solarzellen?
Redaktion
Stand:
24.12.2025
Der Wirkungsgrad gibt an, wie effizient eine Solarzelle oder ein PV-Modul das einfallende Sonnenlicht in nutzbaren Strom umwandeln kann. Welche Werte marktüblich sind, welche Faktoren den Wirkungsgrad beeinflussen und warum die Effizienz nicht das einzige Kriterium beim Kauf einer PV-Anlage ist, erfahren Sie hier.
Zusammenfassung
Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis zwischen einfallendem Sonnenlicht und erzeugtem Strom.
Monokristalline Module erreichen heute Wirkungsgrade von 21–23 %, Spitzenmodelle sogar bis 24,5 %.
Polykristalline Module liegen bei 17–20 %, Dünnschichtmodule meist bei 6–10 %.
In der Praxis wirken Faktoren wie Verschattung, Ausrichtung und Temperatur auf den tatsächlichen Wirkungsgrad.
Nach 20 Jahren garantieren die meisten Hersteller noch mindestens 85 % der ursprünglichen Leistung.
Was sagt der Wirkungsgrad aus?
Der Wirkungsgrad einer Solarzelle gibt an, wie viel Prozent der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt werden.
Beispiel: Ein Modul mit 20 % Wirkungsgrad erzeugt aus 1.000 Watt Sonneneinstrahlung pro Quadratmeter etwa 200 Watt Strom.
Je höher der Wirkungsgrad, desto mehr Strom kann auf gleicher Fläche produziert werden. Besonders bei kleinen Dächern ist ein hoher Wirkungsgrad entscheidend.
Aktuelle Wirkungsgrade von Solarmodulen
Hersteller / Modul | Zelltyp / Technologie | Wirkungsgrad (%) | Garantie (Produkte / Leistung) | Highlights & Besonderheiten |
|---|---|---|---|---|
Trina Solar (HJT-Modul) | Heterojunction (HJT) | bis 25,44 % (Reuters) | typ. 25 / 25 Jahre | Neuer Weltrekord für große HJT-Module – sehr flache Verluste, viel Effizienz |
LONGi Hi-MO X6 Max Scientist | HPBC / M11 Technik | 23,3 % (Longi) | Modul: bis 630 W power, 30 Jahre Leistungsgarantie | Back-contact, sehr hohe Effizienz, moderne Zellarchitektur |
Oxford PV Tandem-Modul | Perowskit-Silizium Tandem | 26,9 % (Wikipedia) | n.a. | Marktsieger-Wirkungsgrad bei Tandemzellen |
Sonnex (DE) | TOPCon + IBC Hybrid | bis 24 % (solardeland.com) | n.a. | Deutscher Hersteller, Kombination innovativer Zelltypen |
Longi Hi-MO 6 (Massenmarkt) | PERC / HPBC | 22,5 % (Odyssey Procure) | typ. 25 / 30 Jahre | Hoher Wirkungsgrad zu vernünftigem Preis, langlebig |
Wie hoch ist der Wirkungsgrad von Solarzellen?
Die Effizienz hängt vom Zelltyp und der Fertigungsqualität ab:
Zelltyp | Wirkungsgrad |
|---|---|
Monokristallin | 21–23 % (Spitzenmodelle bis 24,5 %) |
Polykristallin | 17–20 % |
Dünnschicht | 6–10 % |
CIGS | 12–15 % |
Tandem-/Perowskit (Forschung) | 25–30 % |
Warum liegt der Wirkungsgrad nicht höher?
Selbst die besten Zellen erreichen aktuell nur etwa 24 %. Das liegt an den physikalischen Grenzen:
Ein Teil der Sonnenstrahlung ist nicht nutzbar (z. B. Infrarotbereich).
Wärmeverluste reduzieren die Energieausbeute.
Ein „theoretisches Maximum“ liegt bei rund 30 % für kristalline Zellen.
Ausblick: In der Forschung arbeiten Institute wie das Fraunhofer ISE und Unternehmen wie Oxford PV an Tandem-Perowskit-Zellen, die Wirkungsgrade über 30 % ermöglichen könnten. Marktreife: voraussichtlich ab 2027–2030.
Wie wird der Wirkungsgrad ermittelt?
Hersteller messen den Modulwirkungsgrad unter Standard-Testbedingungen (STC):
Einstrahlung: 1.000 W/m²
Luftmasse: 1,5
Zelltemperatur: 25 °C
Diese Laborwerte ermöglichen Vergleichbarkeit. In der Praxis weichen die Werte aber ab, weil Module im Sommer heißer werden und nicht immer optimale Einstrahlung herrscht.
Welche Faktoren beeinflussen den Wirkungsgrad?
Ausrichtung & Neigung: Südorientierung mit 30° Neigung bringt den höchsten Ertrag.
Verschattung: Schon kleine Schatten (Bäume, Kamine) können den Ertrag deutlich reduzieren.
Temperatur: Je heißer das Modul, desto niedriger der Wirkungsgrad. Ideal sind 20–25 °C.
Reinigung & Wartung: Verschmutzungen senken den Ertrag. Regelmäßige Reinigung erhält den Wirkungsgrad.
Wirkungsgrad von Wechselrichtern
Neben den Modulen ist auch der Wechselrichter entscheidend. Er wandelt den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Moderne Geräte erreichen 96–98 % Wirkungsgrad – fast verlustfrei.
Wie verändert sich der Wirkungsgrad über die Jahre?
Solarmodule verlieren mit der Zeit an Leistung (Degradation). Typische Werte:
Nach 10 Jahren: ca. 90 % Restleistung
Nach 20 Jahren: ca. 85 % Restleistung
Nach 30 Jahren: 75–80 % Restleistung
Hersteller sichern diese Werte durch Leistungsgarantien ab.
Performance Ratio: Wirkungsgrad der gesamten PV-Anlage
Die Performance Ratio (PR) beschreibt, wie effizient die gesamte Anlage arbeitet – inklusive aller Verluste.
Typisch: 65–75 %
Sehr gute Anlagen: bis 80 %
Beispielrechnung
Bei einer 10 kWp-Anlage macht ein höherer Modulwirkungsgrad schnell einen spürbaren Unterschied.
21 % Wirkungsgrad → ca. 9.500 kWh/Jahr → 3.705 € Ersparnis
23 % Wirkungsgrad → ca. 10.400 kWh/Jahr → 4.056 € Ersparnis
Das macht einen Mehrertrag von 900 kWh bzw. 350 € pro Jahr – über 20 Jahre summiert sich das auf über 7.000 €.
Fazit: Der Wirkungsgrad ist wichtig, aber nicht alles
Hoher Modulwirkungsgrad ist besonders bei kleinen Dachflächen ein Vorteil.
Für die Wirtschaftlichkeit sind aber auch Preis, Garantie, Temperaturkoeffizient und Anlagendesign entscheidend.
Praxiswerte liegen deutlich unter den Laborwerten – entscheidend ist der gesamte Anlagenertrag über 20+ Jahre.
Die obige Beispielrechnung zeigt: Angebote vergleichen lohnt sich – sowohl beim Preis als auch bei der Qualität der Komponenten. Denn nur mit effizienten Modulen, leistungsstarken Wechselrichtern und einem passenden Speicher erreicht Ihre Anlage die maximale Rendite. Photovoltaik lohnt sich.
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