Das Wichtigste in Kürze
Das Schwachlichtverhalten beschreibt, wie gut ein Solarmodul schwaches Licht in Strom umwandelt. Bei wenig Einstrahlung sinkt neben der Leistung auch der Wirkungsgrad, und zwar je nach Modul unterschiedlich stark.
- Der Wirkungsgrad der meisten Module bleibt zwischen etwa 400 und 1.000 Watt je Quadratmeter nahezu gleich und nimmt darunter tendenziell ab (Europäische Kommission, PVGIS).
- Geprüft wird bei 200 Watt je Quadratmeter und 25 Grad Modultemperatur (Prüfnorm IEC 61215).
- Ein ideales Modul liefert bei einem Fünftel des Lichts 20 Prozent seiner Nennleistung (eigene Rechnung).
- Schwachlicht ist einer von mehreren Gründen, warum Anlagen im Jahresmittel 80 bis 90 Prozent des idealen Ertrags erreichen (Fraunhofer ISE).
- Eine belegte Rangfolge nach Zelltechnologie gibt es nicht. Es zählt der Messwert des einzelnen Moduls.
Was ist das Schwachlichtverhalten?
Das Schwachlichtverhalten beschreibt, wie gut ein Solarmodul bei geringer Einstrahlung arbeitet. Dass ein Modul bei wenig Licht weniger Strom liefert, ist selbstverständlich. Gemeint ist etwas anderes: Bei schwachem Licht wandelt das Modul auch einen kleineren Anteil des ankommenden Lichts in Strom um. Sein Wirkungsgrad sinkt.
Wie stark, hängt vom Modul ab. Die Europäische Kommission beschreibt in den Unterlagen zu ihrem Solarrechner PVGIS den Regelfall: Bei den meisten Modultypen bleibt der Wirkungsgrad zwischen etwa 400 und 1.000 Watt Einstrahlung je Quadratmeter nahezu gleich. Bei geringerer Einstrahlung nimmt er tendenziell ab.
Die Nennleistung eines Moduls sagt darüber nichts. Sie wird bei voller Einstrahlung von 1.000 Watt je Quadratmeter gemessen. Zwei Module mit gleicher Nennleistung können sich an einem trüben Tag deshalb unterschiedlich verhalten.
Zwei Autos schaffen auf der Autobahn dasselbe Tempo. Im Stadtverkehr verbraucht das eine trotzdem mehr als das andere. So ist es auch bei Solarmodulen: Der Unterschied zeigt sich nicht bei voller Sonne, sondern bei wenig Licht.
Wie wird das Schwachlichtverhalten gemessen?
Das Schwachlichtverhalten wird im Prüflabor gemessen. Die Prüfnorm IEC 61215, nach der Solarmodule ihre Bauartzulassung erhalten, sieht dafür eine Messung bei 200 Watt Einstrahlung je Quadratmeter und 25 Grad Modultemperatur vor. Das ist ein Fünftel der Einstrahlung, bei der die Nennleistung bestimmt wird.
Das Ergebnis wird mit der Nennleistung verglichen. Ein ideales Modul würde bei einem Fünftel des Lichts genau ein Fünftel seiner Nennleistung liefern, also 20 Prozent. Liegt der Messwert darunter, hat der Wirkungsgrad nachgegeben. Hersteller geben das oft als relative Wirkungsgradminderung in Prozent an.
Genauer ist die Leistungsmatrix nach der Norm IEC 61853-1. Sie beschreibt die Leistung eines Moduls nicht nur an einem Punkt, sondern über eine ganze Spanne von Einstrahlungen und Temperaturen, von 100 bis 1.100 Watt je Quadratmeter und von 15 bis 75 Grad. Mit dieser Tabelle lässt sich berechnen, wie sich ein Modul über das Jahr an einem Standort verhält.
| Messung | Einstrahlung | Modultemperatur | Aussage |
|---|---|---|---|
| Standardtest | 1.000 W/m² | 25 Grad | Nennleistung in Watt-Peak |
| Schwachlichtprüfung | 200 W/m² | 25 Grad | Leistung bei einem Fünftel des Lichts |
| Leistungsmatrix | 100 bis 1.100 W/m² | 15 bis 75 Grad | Verhalten über den ganzen Betriebsbereich |
Warum sinkt der Wirkungsgrad bei wenig Licht?
Der Wirkungsgrad sinkt bei wenig Licht, weil sich Strom und Spannung einer Solarzelle unterschiedlich verhalten. Der Strom fällt im gleichen Maß wie die Einstrahlung. Die Spannung fällt zusätzlich leicht ab. Leistung ist Strom mal Spannung, deshalb sinkt sie etwas stärker als das Licht.
Dazu kommen kleine Leckströme im Inneren der Zelle. Sie sind immer da und fast unabhängig vom Licht. Bei voller Sonne fallen sie kaum auf. Bei schwachem Licht machen sie einen größeren Teil des erzeugten Stroms aus. Wie sorgfältig eine Zelle gefertigt ist, entscheidet deshalb mit über ihr Schwachlichtverhalten.
Einen Ausgleich gibt es: Bei schwachem Licht bleiben Module kühler, und kühle Module arbeiten besser. Wie stark dieser Effekt ist, beschreibt der Temperaturkoeffizient. Die Schwachlichtprüfung blendet ihn bewusst aus, weil sie bei festen 25 Grad misst.
Schwachlicht und diffuses Licht: Was ist der Unterschied?
Schwachlicht und diffuses Licht werden oft gleichgesetzt, beschreiben aber zwei verschiedene Dinge. Schwachlicht meint die Stärke der Einstrahlung. Diffus meint die Richtung, aus der das Licht kommt.
Der Deutsche Wetterdienst definiert die Globalstrahlung als Summe aus Direktstrahlung und Diffusstrahlung auf eine waagerechte Fläche. Die diffuse Strahlung ist das Licht, das Wolken und Luft gestreut haben. Die Europäische Kommission hält dazu fest, dass der diffuse Anteil immer verfügbar ist, der direkte dagegen nur, wenn keine Wolke die Sonne verdeckt.
| Situation | Was sich ändert | Folge für das Modul |
|---|---|---|
| Bedeckter Himmel | Nur diffuses Licht, geringe Stärke | Wirkungsgrad sinkt, Module bleiben kühl |
| Morgen und Abend | Flacher Einfallswinkel, schwaches direktes Licht | Mehr Licht wird an der Glasoberfläche reflektiert |
| Licht durch Wolken | Mehr blaues, weniger rotes Licht | Wirkung hängt von der Zelltechnologie ab |
| Teilweise Verschattung | Ungleichmäßige Einstrahlung auf dem Modul | Verluste größer, als es der Schattenfläche entspricht |
Zwei dieser Effekte gehören streng genommen nicht zum Schwachlichtverhalten, treten aber zusammen mit ihm auf. Trifft Licht sehr flach auf das Modul, wird ein Teil an der Oberfläche gespiegelt. Die Europäische Kommission beziffert diesen Verlust übers Jahr auf 2 bis 4 Prozent des Sonnenlichts. Außerdem verändert sich die Farbe des Lichts: Licht aus Wolken enthält mehr Blau und weniger Rot, und nicht jede Zelle nutzt alle Farben gleich gut.
Wie wichtig ist das Schwachlichtverhalten für den Ertrag?
Das Schwachlichtverhalten beeinflusst den Jahresertrag, ist aber nur ein Faktor unter mehreren. Das Fraunhofer ISE nennt in seiner Übersicht zur Photovoltaik vier Gründe, warum der Wirkungsgrad eines Moduls im Betrieb vom Laborwert abweicht: Modultemperatur, Schwachlicht, Schräglicht und ungleichmäßige Einstrahlung.
All diese Verluste stecken in der Performance Ratio. Sie gibt an, wie viel vom idealen Ertrag als Wechselstrom ankommt. Nach Angaben des Fraunhofer ISE erreichen neue, sorgfältig geplante Anlagen im Jahr 80 bis 90 Prozent. Welcher Teil der fehlenden 10 bis 20 Prozent auf Schwachlicht entfällt, weist die Studie nicht einzeln aus.
In den Stunden mit schwachem Licht kommt wenig Energie auf dem Dach an. Ein paar Prozent mehr Wirkungsgrad in diesen Stunden bringen deshalb weniger als derselbe Gewinn bei voller Sonne. Ein gutes Schwachlichtverhalten ist ein Pluspunkt, gleicht aber weder eine ungünstige Ausrichtung noch Schatten auf dem Dach aus.
Wer es für das eigene Dach genau wissen will, rechnet mit Standortdaten. PVGIS berücksichtigt den Einfluss von Einstrahlung und Modultemperatur auf den Wirkungsgrad mit eigenen Kennwerten je Technologie, die aus Messdaten abgeleitet sind. Der Rechner ist kostenlos und in den Quellen verlinkt.
Welche Module sind bei Schwachlicht besser?
Welche Module bei Schwachlicht besser sind, lässt sich nicht pauschal nach Zelltechnologie beantworten. Hersteller werben bei Zelltypen wie TOPCon und Heterojunction mit Vorteilen gegenüber älteren PERC-Zellen. Eine unabhängige, frei zugängliche Messreihe, die eine feste Rangfolge belegt, liegt diesem Beitrag nicht zugrunde. Solche Aussagen sind deshalb Herstellerangaben.
Belegt ist, dass sich die Technologien unterscheiden. PVGIS rechnet für kristallines Silizium, für CIS und für Cadmiumtellurid mit jeweils eigenen Kennwerten. Die beiden letzten gehören zu den Dünnschichtmodulen. Auch auf die Farbe des Lichts reagieren sie anders als kristallines Silizium, das neben sichtbarem Licht auch nahes Infrarot nutzt.
Das sagt ein guter Schwachlichtwert
- Das Modul hält seinen Wirkungsgrad bei wenig Licht
- Die Zellen sind sauber gefertigt, mit geringen Leckströmen
- Etwas mehr Ertrag an trüben Tagen und in den Randstunden
Das sagt er nicht
- Wie das Modul auf Hitze reagiert
- Wie es mit Schatten oder flachem Lichteinfall umgeht
- Wie hoch der Jahresertrag auf Ihrem Dach ausfällt
Für den Kauf heißt das: Vergleichen Sie Module am Messwert, nicht am Namen der Technologie. Der Modulwirkungsgrad bei voller Einstrahlung bleibt dabei die wichtigere Zahl, weil er für alle Stunden mit gutem Licht gilt.
Worauf Sie in der Praxis achten sollten
In der Praxis entscheidet die ganze Anlage darüber, was bei schwachem Licht herauskommt, nicht das Modul allein. Mit den folgenden Punkten holen Sie aus trüben Tagen heraus, was möglich ist.
- Schwachlichtwert erfragen: Lassen Sie sich die Angabe bei 200 Watt je Quadratmeter zeigen. Fehlt sie im Datenblatt, fragen Sie nach dem Prüfbericht.
- Gleiche Bedingungen vergleichen: Die Werte zweier Module sind nur vergleichbar, wenn beide bei 200 Watt je Quadratmeter und 25 Grad gemessen wurden.
- Schatten zuerst klären: Bei Verschattung sind die Verluste größer als die Schattenfläche. Die Bypass-Diode begrenzt den Schaden, hebt ihn aber nicht auf.
- Wechselrichter passend auslegen: Bei schwachem Licht läuft er im Teillastbetrieb. Das Fraunhofer ISE nennt den Teillastbetrieb als Grund für Abweichungen vom Nennwirkungsgrad. Mehr dazu im Beitrag zum Wechselrichter.
- Module sauber halten: Laut Fraunhofer ISE sind Module mit weniger als 15 Grad Neigung besonders von Verschmutzung betroffen. Ob sich eine Solarreinigung lohnt, hängt vom Einzelfall ab.
- Ertrag gegenrechnen: Prüfen Sie die Ertragsprognose aus dem Angebot mit PVGIS für Ihre Adresse.
Liegt regelmäßig Schatten auf einzelnen Modulen, kann ein PV-Optimierer sinnvoll sein. Er regelt jedes Modul einzeln. Ob sich das rechnet, hängt vom Schattenverlauf auf Ihrem Dach ab und gehört in die Planung durch den Fachbetrieb.
Häufige Fragen zum Schwachlichtverhalten
Was bedeutet Schwachlichtverhalten bei Solarmodulen?
Das Schwachlichtverhalten beschreibt, wie gut ein Solarmodul schwaches Licht in Strom umwandelt. Bei wenig Einstrahlung sinkt nicht nur die Leistung, sondern auch der Wirkungsgrad. Ein Modul mit gutem Schwachlichtverhalten verliert dabei weniger Wirkungsgrad als ein Modul mit schlechtem.
Wie wird das Schwachlichtverhalten gemessen?
Gemessen wird im Prüflabor bei 200 Watt Einstrahlung je Quadratmeter und 25 Grad Modultemperatur. So sieht es die Prüfnorm IEC 61215 vor. Das Ergebnis wird mit der Nennleistung bei 1.000 Watt je Quadratmeter verglichen. Ein ideales Modul liefert bei einem Fünftel des Lichts genau ein Fünftel der Nennleistung.
Ab welcher Einstrahlung spricht man von Schwachlicht?
Eine feste Grenze gibt es nicht. Nach den Angaben zum Rechenmodell von PVGIS, dem Solarrechner der Europäischen Kommission, bleibt der Wirkungsgrad der meisten Module zwischen etwa 400 und 1.000 Watt je Quadratmeter nahezu gleich. Darunter nimmt er tendenziell ab. Als Prüfpunkt dienen 200 Watt je Quadratmeter.
Produzieren Solarmodule bei Bewölkung Strom?
Ja. Auch bei bedecktem Himmel kommt Licht an, nämlich die diffuse Strahlung. Nach der Europäischen Kommission ist dieser Anteil immer verfügbar, die direkte Strahlung dagegen nur, wenn keine Wolken die Sonne verdecken. Die Leistung der Anlage ist bei Bewölkung aber deutlich geringer als bei klarem Himmel.
Ist Schwachlicht dasselbe wie diffuses Licht?
Nein. Schwachlicht beschreibt die Stärke der Einstrahlung, diffuses Licht ihre Richtung. Diffuses Licht ist Sonnenlicht, das von Wolken und Luft gestreut wurde. Es ist oft schwach, kann aber an hellen, leicht bewölkten Tagen kräftig sein. Schwaches direktes Licht gibt es umgekehrt morgens und abends.
Welche Solarmodule haben das beste Schwachlichtverhalten?
Eine belastbare Rangfolge nach Zelltechnologie gibt es nicht, weil sich einzelne Modelle derselben Technologie unterscheiden. Entscheidend ist der Messwert des konkreten Moduls bei 200 Watt je Quadratmeter. Fragen Sie nach diesem Wert oder nach der Leistungsmatrix nach IEC 61853-1 und vergleichen Sie die Angaben.
Wie wichtig ist das Schwachlichtverhalten für den Ertrag?
Es ist ein Faktor unter mehreren. Das Fraunhofer ISE nennt Schwachlicht neben Modultemperatur, Schräglicht und ungleichmäßiger Einstrahlung als Grund, warum der Wirkungsgrad im Betrieb vom Laborwert abweicht. In schwachen Stunden kommt wenig Energie an, deshalb wiegen Verschattung und Ausrichtung meist schwerer.
Beeinflusst der Wechselrichter die Leistung bei schwachem Licht?
Ja. Bei schwachem Licht arbeitet der Wechselrichter weit unter seiner Nennleistung, also im Teillastbetrieb. Das Fraunhofer ISE zählt den Teillastbetrieb zu den Gründen, warum der Wirkungsgrad des Wechselrichters im Betrieb vom Nennwert abweicht. Ein passend ausgelegtes Gerät ist deshalb Teil des Schwachlichtverhaltens der Anlage.
Wo steht das Schwachlichtverhalten im Datenblatt?
Viele Datenblätter nennen einen Wert bei 200 Watt je Quadratmeter, oft als relative Wirkungsgradminderung oder als Leistung bei schwacher Einstrahlung. Fehlt die Angabe, fragen Sie den Anbieter nach dem Prüfbericht. Die Werte sind Herstellerangaben und nur vergleichbar, wenn sie unter denselben Bedingungen gemessen wurden.
Fazit
Das Schwachlichtverhalten zeigt, wie gut ein Solarmodul seinen Wirkungsgrad hält, wenn wenig Licht ankommt. Gemessen wird es bei 200 Watt je Quadratmeter, und der Wert des einzelnen Moduls sagt mehr als der Name der Zelltechnologie.
Für den Jahresertrag ist es ein Baustein neben Temperatur, Ausrichtung, Schatten und Wechselrichter. Fragen Sie den Messwert ab, klären Sie zuerst die Verschattung und lassen Sie die Ertragsprognose für Ihren Standort rechnen. Welche Photovoltaikanlage zu Ihrem Dach passt, zeigt der Solarrechner.
Quellen und Methodik
Die Aussagen zum Verlauf des Wirkungsgrads, zu Reflexion, Lichtfarbe und Strahlungsanteilen stammen aus der Methodenbeschreibung der Europäischen Kommission zu PVGIS, die Angaben zu Verlustursachen, Performance Ratio und Verschmutzung aus der Studie des Fraunhofer ISE. Die Messbedingungen sind den genannten IEC-Normen zugeordnet, deren Volltext kostenpflichtig ist. Die Beispielrechnung in der Grafik ist eine eigene Rechnung mit angenommenem Wert. Aussagen zu einzelnen Zelltechnologien, für die keine unabhängige Quelle vorlag, sind als Herstellerangaben gekennzeichnet.
- Europäische Kommission, Joint Research Centre: PVGIS, Datenquellen und Rechenmethoden - Wirkungsgrad je nach Einstrahlung und Temperatur, Reflexion, Lichtspektrum
- Fraunhofer ISE: Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland - Verlustursachen, Performance Ratio, Verschmutzung
- Deutscher Wetterdienst: Wetter- und Klimalexikon, Globalstrahlung - Direktstrahlung und Diffusstrahlung
- IEC 61215-2: Terrestrische Photovoltaik-Module, Bauarteignung und Bauartzulassung, Prüfverfahren - Prüfung bei schwacher Einstrahlung
- IEC 61853-1: Leistungsmessung von Photovoltaik-Modulen über Einstrahlung und Temperatur - Leistungsmatrix
Hinweis: Dieser Beitrag dient der unabhängigen Information und ersetzt keine Fachplanung. Messwerte einzelner Module können je nach Modell und Messbedingungen abweichen. Solar.red steht in keiner Verbindung zu Herstellern von Solarmodulen oder den genannten Einrichtungen. Über die Anzeigen auf dieser Seite werden Anfragen an Fachbetriebe vermittelt, dafür erhält Solar.red eine Vergütung.
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