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Reflexionsverluste
Zuletzt aktualisiert am:
24.5.2023

Reflexionsverluste

Reflexionsverluste beschreiben den Verlust eines Teils der Energie, die auf ein Material trifft und reflektiert wird. Sonnenstrahlung wird beim Eintreffen in absorbierte und reflektierte Strahlen geteilt. Bei Photovoltaikanlagen sollte der Anteil der reflektierten Strahlung so gering wie möglich sein, da durch die Reflexion Energie verloren geht, die in Strom hätte umgewandelt werden können.

Reflexionsverluste minimieren

Wie viel Sonneneinstrahlung am Solarmodul verloren geht, hängt von mehreren Faktoren ab:

  • Einfallswinkel: je flacher der Einfallswinkel, desto höher die Reflexionsverluste
  • Material: Verschiedene Materialien haben unterschiedliche Absorptions- und Reflexionseigenschaften. Dies hängt mitunter davon ab, wie glatt oder rau das Material ist und welche Farbe es hat. Die Reflexionseigenschaften werden durch den Brechungsindex bestimmt:

Der Brechungsindex (n) gibt an, wie schnell einfallendes Licht ein Material durchqueren kann. Dies wird berechnet, indem die Geschwindigkeit von Licht im Vakuum (c0) mit der Geschwindigkeit von Licht im betrachteten Material (cM) verglichen wird. Somit sind die Reflexionsverluste auch abhängig von der Wellenlänge des Lichtstrahls. Der Brechungsindex wird mit der folgenden Formel berechnet: 

n = C0/CM

Generell gilt: Je höher der Brechungsindex, desto langsamer bewegt sich das Licht durch das Material. Beispiele für den Brechungsindex verschiedener Materialien und Elemente sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Material Brechungsindex
Vakuum 1
Luft (bodennah) 1,000292
Eis 1,31
Wasser 1,33
Oberhaut (Mensch) 1,45
Glas 1,45 bis 2,14
Diamant 2,42
Siliciumcarbid 2,65 bis 2,69

  • Verwendung einer Antireflexschicht

Eine Antireflexschicht ist eine dünne Beschichtung auf der Vorderseite von PV-Modulen. Sie verringert die Reflexionsverluste, indem sie die Oberflächenstruktur des Moduls so verändert, dass weniger Licht reflektiert wird und das Ertragspotenzial und damit auch der Wirkungsgrad maximiert werden. Antireflexschichten bestehen in der Regel aus einer dünnen entspiegelten Schicht Siliziumdioxid oder Titandioxid. Hier werden Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizen passend gewählt, die in Kombination das einfallende Licht optimal brechen und in die Solarzelle lenken. Die Notwendigkeit einer Antireflexschicht besteht, da Silicium einen Brechungsindex zwischen 3,4 und 3,6 hat - es geht also viel Sonnenlicht verloren. Siliziumdioxid hat hingegen nur einen Brechungsindex von etwa 1,5. Es kann also knapp dreimal so viel Sonnenlicht aufnehmen und zu Strom umwandeln.

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