{"id":7157,"date":"2026-08-17T14:22:40","date_gmt":"2026-08-17T14:22:40","guid":{"rendered":"https:\/\/couleenergy.com\/?p=7157"},"modified":"2026-08-17T14:22:43","modified_gmt":"2026-08-17T14:22:43","slug":"zell-zu-modul-verhaltnis-erklart-etfe-glasfasermodule","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/couleenergy.com\/de\/cell-to-module-ratio-explained-etfe-fiberglass-modules\/","title":{"rendered":"Zell-zu-Modul-Verh\u00e4ltnis bei ETFE-Modulen: Warum 33 Solarzellen nicht die Nennleistung ergeben"},"content":{"rendered":"\n
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Ein OEM-Kunde kontaktierte uns im letzten Quartal per E-Mail mit einer sehr guten Frage. Laut seiner Zellenspezifikation wies die Effizienz 26,21 \u00b5m\u00b3T auf. Sein Panel enthielt 33 halbierte Zellen mit je etwa 4,37 W, was multipliziert 144,2 W ergibt. Warum stand dann auf dem Etikett 130 W?<\/p>\n \n

Vierzehn Watt, offenbar fehlen.<\/p>\n \n

Mit dem Solarpanel war nichts defekt. Diese L\u00fccke hat einen Namen, eine Formel und eine genau erforschte Reihe von Ursachen \u2013 Ingenieure nennen sie die Zell-zu-Modul-Verh\u00e4ltnis (CTM)<\/strong>. Im Folgenden werden die Berechnungen an einem realen 130-W-ETFE-Solarmodul mit r\u00fcckseitigem Kontakt erl\u00e4utert, drei Pr\u00fcfungen vorgestellt, die Sie innerhalb einer Minute an jedem Datenblatt durchf\u00fchren k\u00f6nnen, und eine Frage beantwortet, die uns fast w\u00f6chentlich gestellt wird: Verbraucht die Glasfaserschicht Strom?<\/strong><\/p>\n \n<\/div>\n\n\n\n\n\n

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\n Was CTM tats\u00e4chlich misst\n <\/h2>\n \n

CTM vergleicht zwei Zahlen: die Summe der Einzelzellenleistungen, die vor der Laminierung einem Blitztest unterzogen wurden, mit der Nennleistung des fertigen Moduls bei STC.<\/p>\n \n

\n CTM (%) = Modulleistung \u00f7 Summe der Zellleistungen \u00d7 100<\/span>\n <\/div>\n \n

Ein Verh\u00e4ltnis unter 100% ist \u00fcblich. Der Einbau von Zellen in ein Modul erfordert zus\u00e4tzliche Folien, Klebstoffe, Zwischenr\u00e4ume, Leiter und Widerst\u00e4nde, was jeweils einen geringen Aufwand bedeutet.<\/p>\n \n

Was die K\u00e4ufer \u00fcberrascht, ist, dass CTM steigen kann \u00fcber<\/em> 100%. Das Fraunhofer ISE hat Halbzellenmodule gebaut bei 104% CTM<\/a> durch gezielte optische Verst\u00e4rkung im Schichtaufbau. Im industriellen Ma\u00dfstab hat dieser \u00dcbergang bereits stattgefunden: laut ITRPV-Daten. CTM hat den 100%-Benchmark im Jahr 2021 bestanden.<\/a>, mit Halbzellen-Designs oberhalb von 100,5% und Drei-Schnitt-Designs nahe 101%.<\/p>\n \n

Ein Modul ist also keine Box, die Licht verliert. Es ist ein optisches System, und Teile davon geben Energie zur\u00fcck.<\/p>\n \n<\/div>\n\n\n\n

\"CTM-Analyse
CTM 100+ \u2013 Verbesserung der Modulleistung, Fraunhofer ISE<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n\n\n
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\n Die Falle: Moduleffizienz durch Zelleffizienz teilen\n <\/h2>\n \n

Ein Fehler tritt in Beschaffungstabellen h\u00e4ufiger auf als jeder andere. Ein Eink\u00e4ufer sieht einen Modulwirkungsgrad von 20,2% und einen Zellenwirkungsgrad von 26,2%, teilt die Werte, erh\u00e4lt 77,1% und meldet, dass das Werk 23% beim Laminieren verliert.<\/p>\n \n

Die Zahl ist falsch, und der Grund daf\u00fcr ist struktureller und nicht arithmetischer Natur. Die Zelleffizienz wird \u00fcber die Zellfl\u00e4che gemessen; die Moduleffizienz wird \u00fcber das gesamte Panel gemessen.<\/strong> Ein Panel weist Kanten, Zellzwischenr\u00e4ume und Leitungsfl\u00e4chen auf \u2013 nichts davon erzeugt Strom und nichts davon geh\u00f6rt in die Verlustberechnung f\u00fcr die Laminierung.<\/p>\n \n

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Die korrekte Beziehung<\/p>\n

Moduleffizienz = Zelleneffizienz \u00d7 Aktivfl\u00e4chenabdeckung \u00d7 CTM-Verh\u00e4ltnis<\/p>\n <\/div>\n \n

Trennt man die beiden Effekte, wirken die Zahlen nicht mehr verd\u00e4chtig. Der eine Effekt ist geometrischer Natur und durch das Layout vorgegeben; der andere ist verfahrenstechnisch bedingt und durch die Integration bestimmt. Werden sie zusammengefasst, wird der einzige Faktor verschleiert, der tats\u00e4chlich beeinflussbar ist.<\/p>\n \n<\/div>\n \n\n\n\n\n\n

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\n Ein praktisches Beispiel: 130 W flexibler R\u00fcckkontakt\n <\/h2>\n \n

Nehmen wir ein reales Produkt \u2013 ein 1090 \u00d7 590 mm ETFE-R\u00fcckseitenkontakt-Flexibles Modul, 33 Halbzellen in einer 3 \u00d7 11-Anordnung, Nennleistung 130 W bei STC.<\/p>\n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n
Schritt<\/th>\n Berechnung<\/th>\n Ergebnis<\/th>\n <\/tr>\n <\/thead>\n
Vollst\u00e4ndiger Zellbereich<\/td>\n 182 \u00d7 183,75 mm<\/td>\n 0,0334 m\u00b2<\/td>\n <\/tr>\n
Volle Zellleistung bei 26,21 TP3T<\/td>\n 0,0334 \u00d7 1000 \u00d7 0,262<\/td>\n ~8,75 W<\/td>\n <\/tr>\n
Halbierte Zellleistung<\/td>\n 8,75 \u00f7 2<\/td>\n ~4,37 W<\/td>\n <\/tr>\n
Summe von 33 Halbzellen<\/td>\n 33 \u00d7 4,37<\/td>\n 144,2 W<\/strong><\/td>\n <\/tr>\n
Nennleistung des Moduls<\/td>\n Datenblatt, STC<\/td>\n 130 W<\/strong><\/td>\n <\/tr>\n
CTM-Verh\u00e4ltnis<\/strong><\/td>\n 130 \u00f7 144,2<\/td>\n 90.2%<\/strong> \u2014 eine L\u00fccke von 14,2 W<\/td>\n <\/tr>\n <\/tbody>\n <\/table>\n \n

Als N\u00e4chstes zur Geometrie. Jede Halbzelle misst ungef\u00e4hr 91 \u00d7 183,75 mm, sodass 33 davon etwa 0,552 m\u00b2 abdecken. Das Panel hat eine Fl\u00e4che von 0,643 m\u00b2. Die aktive Abdeckung liegt daher nahe bei 85.8%<\/strong>.<\/p>\n \n

Multipliziere die drei miteinander:<\/p>\n \n

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26,2% \u00d7 85,8% \u00d7 90,2% = 20.3%<\/strong><\/p>\n

Im Datenblatt ist ein Wert von 20,2% angegeben. Das ist eine Rundung, keine Abweichung.<\/p>\n <\/div>\n \n

Wir empfehlen diesen Abgleich jedem K\u00e4ufer, da er schnell und schwer zu f\u00e4lschen ist. Weichen die drei Kennzahlen eines Lieferanten nicht innerhalb weniger Zehntel voneinander ab, stimmt etwas nicht \u2013 beispielsweise eine \u00fcberh\u00f6hte Zelleffizienz, eine falsch angegebene Fl\u00e4che oder ein Datenblatt, das von einem anderen Produkt stammt.<\/p>\n \n

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Zwei Verfeinerungen, die die Arithmetik verbirgt<\/p>\n

Fasen.<\/strong> Ein Rechteck mit den Abmessungen 182 \u00d7 183,75 mm und einer Diagonale von 258,6 mm passt nicht auf einen 252 mm gro\u00dfen Ingot. Daher ist der Wirtswafer ann\u00e4hernd quadratisch. Die tats\u00e4chliche Zellfl\u00e4che liegt etwas unterhalb der Rechteckfl\u00e4che, w\u00e4hrend der gemessene CTM-Wert einige Zehntel dar\u00fcber liegt. Die Abweichung korrigiert sich selbst: Durch die Verkleinerung der Zellfl\u00e4che sinken Zellfl\u00e4che und Bedeckung, w\u00e4hrend der CTM-Wert steigt, ohne die Moduleffizienz zu beeintr\u00e4chtigen.<\/p>\n

Toleranz.<\/strong> Eine Toleranz von 0 bis +3% setzt das Typenschild am unteren Ende der Produktionsverteilung, sodass jede aus dem Typenschild abgeleitete CTM die tats\u00e4chliche Leistung der Linie untersch\u00e4tzt.<\/p>\n <\/div>\n \n

Zwei weitere \u00dcberpr\u00fcfungen, und f\u00fcr keine der beiden ist ein Labor erforderlich.<\/h3>\n \n

Der Effizienzabgleich ist der gr\u00fcndliche Test. Diese beiden Tests dauern nur eine Minute und entlarven gef\u00e4lschte Datenbl\u00e4tter sofort.<\/p>\n \n

Volt pro Zelle.<\/strong> Teilt man die Modulspannungen durch die Zellenzahl, ergibt sich: 20,13 V \u00f7 33 = 0,61 V bei maximaler Leistung, 23,45 V \u00f7 33 = 0,71 V im Leerlauf. Beide Werte liegen dort, wo der Silizium-R\u00fcckkontakt hingeh\u00f6rt. Bei Werten von 0,5 V oder 0,9 V ist entweder die Zellenzahl falsch oder die elektrischen Daten sind erfunden.<\/p>\n \n

Stromdichte.<\/strong> Man teilt den Kurzschlussstrom durch die aktive Fl\u00e4che einer Zelle \u2013 in einer Reihenschaltung flie\u00dft durch jede Zelle der gleiche Strom. Hier: 6,77 A \u00f7 167,2 cm\u00b2 = 40,5 mA\/cm\u00b2<\/strong>.<\/p>\n \n

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Die physikalische Grenze<\/p>\n

Richter, Hermle und Glunz setzen die intrinsische Grenze f\u00fcr kristallines Silizium mit Einzel\u00fcbergang auf 43,31 mA\/cm\u00b2<\/a> Eine ideale 110-\u00b5m-Zelle mit perfekter Lichtabsorption und ohne Frontmetallisierung. Siliziumbasierte L\u00f6sungen sind un\u00fcbertroffen. Bei 40,5 mA\/cm\u00b2 erreicht dieses Modul etwa 941 TP3T des Maximalwerts: knapp, aber zul\u00e4ssig und konsistent mit einer r\u00fcckseitig kontaktierten Zelle ohne Frontgitterlinien.<\/p>\n <\/div>\n \n

Betrachten Sie dies als rote Linie. Ein Datenblatt, das mehr als etwa 43 mA\/cm\u00b2 angibt, ist nicht optimistisch; es ist unm\u00f6glich. Uns sind Werte von deutlich \u00fcber 46 mA\/cm\u00b2 bekannt. Ein Hinweis: Wenn Zellen in Parallelgruppen anstatt in Reihe geschaltet sind, teilen Sie den Modulstrom zun\u00e4chst durch die Anzahl der Parallelgruppen.<\/p>\n \n<\/div>\n \n\n\n\n\n\n

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\n Wohin die fehlenden 14 Watt tats\u00e4chlich gehen\n <\/h2>\n \n

Das 9.8% ist nicht eine einzige Sache. Es sind mindestens sechs, und nur einige davon haben \u00fcberhaupt mit Licht zu tun.<\/p>\n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n \n
Mechanismus<\/th>\n Ursache<\/th>\n L\u00e4sst sich das im Werk beheben?<\/th>\n <\/tr>\n <\/thead>\n
Zellteilung<\/strong><\/td>\n Rekombination und Mikrosch\u00e4den an der Schnittkante<\/td>\n Ja \u2013 Trennverfahren, Kantenpassivierung<\/td>\n <\/tr>\n
Frontoptik<\/strong><\/td>\n Reflexion und Absorption durch die Frontschicht<\/td>\n Ja \u2013 Materialqualit\u00e4t, Laminierungsqualit\u00e4t<\/td>\n <\/tr>\n
Zusammenschaltung<\/strong><\/td>\n I\u00b2R-Erw\u00e4rmung in den hinteren Leitern und Verbindungen<\/td>\n Ja \u2013 Leiterquerschnitt, Verbindungsintegrit\u00e4t<\/td>\n <\/tr>\n
Fehlpaarung<\/strong><\/td>\n 33 Zellen in Reihe; die schw\u00e4chste Zelle bestimmt den Strom<\/td>\n Ja \u2013 engere Sortierung<\/td>\n <\/tr>\n
Anschlussdose und Kabel<\/strong><\/td>\n Dioden- und Leitungswiderstand<\/td>\n Teilweise \u2013 klein, aber real<\/td>\n <\/tr>\n
Optische Verst\u00e4rkung<\/strong><\/td>\n Indexkopplung und Lichtr\u00fcckf\u00fchrung von den hinteren Schichten<\/td>\n Ja \u2013 und dieser hier f\u00fcgt hinzu<\/em> Leistung<\/td>\n <\/tr>\n <\/tbody>\n <\/table>\n \n

Der letzte Punkt erkl\u00e4rt, warum man CTM nicht durch Multiplikation der Transmissionswerte aus vier verschiedenen Datenbl\u00e4ttern von Herstellern sch\u00e4tzen kann. Fraunhofers Modell erfasst Gewinne und Verluste in einer einzigen Berechnung, nicht in einer Kette von Subtraktionen.<\/p>\n \n

Trennung von optischen und elektrischen Verlusten<\/h3>\n \n

Sechs Mechanismen in einer einzigen Zahl sind wenig hilfreich, wenn man etwas reparieren will. Die Aufteilung ist jedoch einfach und h\u00e4ngt davon ab, welchen Parameter jeder Mechanismus beeinflusst. Optische Verluste kosten Photonen und schlagen sich daher im Strom nieder. Elektrische Verluste kosten Spannung und F\u00fcllfaktor und lassen den Strom weitgehend unber\u00fchrt.<\/p>\n \n

Fordern Sie also Flash-Daten auf beiden Seiten der Laminierung an und berechnen Sie zwei Verh\u00e4ltnisse:<\/p>\n \n