2 Fragen zu Halbzellen

In elektrochemischen Zellen, insbesondere bei Konzentrationszellen, wird die Halbzelle mit der niedrigeren Konzentration oxidiert, weil das System bestrebt ist, das chemische Potential auszugleichen und ein Gleichgewicht zu erreichen. In einer Konzentrationszelle bestehen beide Halbzellen aus demselben Material, aber mit unterschiedlichen Konzentrationen der Ionen in der Lösung. Die Halbzelle mit der niedrigeren Ionenkonzentration hat ein höheres chemisches Potential für die Oxidation, da die Tendenz besteht, Ionen in die Lösung zu geben, um die Konzentration zu erhöhen. Dies führt dazu, dass Elektronen freigesetzt werden und die Halbzelle oxidiert wird. Das Bestreben, das chemische Potential auszugleichen, treibt den Elektronenfluss von der Halbzelle mit der niedrigeren Konzentration (Anode) zur Halbzelle mit der höheren Konzentration (Kathode) an. Dies erzeugt eine elektrische Spannung, die genutzt werden kann, bis die Konzentrationen in beiden Halbzellen ausgeglichen sind.

Halbzellen-PV-Module (auch Half-Cut-Module genannt) bieten gegenüber herkömmlichen Vollzellen-Modulen mehrere Vorteile: 1. **Höherer Wirkungsgrad:** Durch das Halbieren der Solarzellen wird der Strom pro Zelle reduziert, was die elektrischen Verluste (insbesondere den sogenannten Widerstandsverlust) verringert. Dadurch steigt der Gesamtwirkungsgrad des Moduls. 2. **Bessere Leistung bei Verschattung:** Halbzellen-Module sind meist in zwei oder mehr Teilstränge unterteilt. Wird ein Teil des Moduls verschattet, bleibt der andere Teil weiterhin leistungsfähig, was die Ertragsverluste bei Teilverschattung deutlich reduziert. 3. **Geringere Hot-Spot-Bildung:** Die geringeren Ströme in den Halbzellen führen zu weniger Wärmeentwicklung, wodurch das Risiko von Hot-Spots (lokale Überhitzung) sinkt und die Lebensdauer des Moduls steigt. 4. **Höhere Zuverlässigkeit:** Die mechanische Belastung auf die einzelnen Zellen ist geringer, was die Bruchgefahr reduziert und die Zuverlässigkeit des Moduls erhöht. 5. **Bessere Leistung bei hohen Temperaturen:** Durch die geringeren Verluste und die bessere Wärmeverteilung arbeiten Halbzellen-Module bei hohen Temperaturen effizienter als herkömmliche Module. 6. **Optimierte Verschaltung:** Die spezielle Verschaltung der Halbzellen-Module sorgt dafür, dass sie auch bei ungünstigen Bedingungen (z. B. Teilverschattung, Verschmutzung) mehr Energie liefern können. Diese Vorteile machen Halbzellen-Module besonders attraktiv für private und gewerbliche Photovoltaikanlagen.