Als diffuse Strahlung (oder diffuses Himmelslicht) wird in der Photovoltaik derjenige Anteil des Sonnenlichts bezeichnet, der nicht auf direktem Weg, sondern abgelenkt durch Reflexion, Brechung und Streuung an atmosphärischen Teilchen wie Wolken, Nebel, Staub oder Gasmolekülen auf die Erdoberfläche trifft. Kurz gesagt handelt es sich um ungerichtetes, gleichmäßig verteiltes Licht, das im Gegensatz zur Direktstrahlung keinen harten Schattenwurf erzeugt.
Auf den Punkt gebracht: Diffuse Strahlung ist der Grund, warum ein Solarmodul auch an einem komplett bewölkten oder nebligen Tag Strom produziert. Zusammen mit der direkten Sonneneinstrahlung bildet sie die globale Solarstrahlung. In Mitteleuropa macht das diffuse Licht über das Jahr gerechnet sogar mehr als die Hälfte der gesamten solaren Einstrahlung aus.
Physikalische Entstehung und meteorologische Relevanz
Trifft das Sonnenlicht auf die Erdatmosphäre, interagiert es mit den dort vorhandenen Elementen. Bei klarem Himmel dominiert die gerichtete Direktstrahlung. Sobald jedoch Bewölkung, Wasserdampf oder Aerosole den Weg blockieren, wird das Licht millionenfach in alle Richtungen gestreut.
Für die energetische Bewertung von Photovoltaikanlagen in Regionen wie Deutschland, Österreich oder der Schweiz ist das Verständnis dieser Strahlungsart essenziell. Da hierzulande sehr viele Tage von wechselhaftem Wetter oder geschlossenen Wolkendecken geprägt sind, entfallen rund 50 % bis 60 % des jährlichen Globalstrahlungsertrags auf die diffuse Komponente. Ein Solarsystem muss daher zwingend in der Lage sein, dieses schwächere, gestreute Lichtspektrum effizient zu verwerten.
Auswirkungen auf Anlagenplanung und Ausrichtung
Das Vorhandensein eines hohen diffusen Strahlungsanteils beeinflusst die geometrische Projektierung von Solaranlagen maßgeblich:
- Geringere Richtungsabhängigkeit: Da diffuses Licht aus allen Himmelsrichtungen gleichermaßen auf die Module trifft, bricht der Ertrag bei unvorteilhaft ausgerichteten Anlagen (z. B. Ost-/West-Dächer oder Fassaden) bei Bewölkung prozentual weniger stark ein als bei reiner Direktstrahlung.
- Flachere Neigungswinkel bei Flachdächern: Bei reiner Diffusstrahlung sind flache Modulneigungen (z. B. 10° bis 15°) oft vorteilhaft, da die Module so den maximalen Anteil des gesamten sichtbaren Himmelshorizonts ("sehen") und somit mehr ungerichtete Photonen einfangen können.
Technologische Optimierung im Modulbereich
Da diffuse Strahlung eine andere spektrale Zusammensetzung (Verschiebung in den bläulichen Wellenlängenbereich) und eine deutlich geringere Intensität aufweist, setzen moderne Hersteller auf hochentwickelte Zellarchitekturen.
Besonders die innovative N-Type TOPCon-Technologie sowie Heterojunktion-Zellen (HJT) zeichnen sich durch ein exzellentes Schwachlichtverhalten aus. Sie besitzen eine höhere Quanteneffizienz in den relevanten Spektralbereichen und können die Energie der diffusen Photonen wesentlich effektiver in elektrischen Strom umwandeln als ältere P-Type-PERC-Generationen. Zudem tragen auch bifaziale (zweiseitige) Solarmodule zur Ertragssteigerung bei, da sie die diffuse Strahlung, die vom Boden oder der Umgebung reflektiert wird (Albedo-Effekt), zusätzlich über die Modulrückseite aufnehmen. Die präzise Berechnung dieser Strahlungskomponenten im Rahmen einer Ertragssimulation fällt in den Aufgabenbereich des planenden Fachbetriebs.