Welche Arten von Solarmodulen gibt es?

Je nach dem konkreten Einsatzzweck einer Solarstromanlage kommen unterschiedliche Arten von Photovoltaikmodulen infrage. Glas-Solartechnik, mobile Module, mono- oder polykristalline Zellen – alles hat spezifische Vor- und Nachteile. Wir stellen Ihnen hier die wichtigsten Typen von Solarpanels vor.
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    Welche Arten von Solarmodulen gibt es?

    Solarmodule gibt es für die unterschiedlichsten Anwendungen, von eher dekorativen flexiblen Solarmodulen, die auf Kleidung aufgebracht werden, bis hin zu Großanlagen für die kommerzielle Erzeugung von Solarstrom. Entsprechend der unterschiedlichen Aufgaben lassen sich Solarmodule unterscheiden nach der Art der verwendeten Solarzellen, dem Aufbau des Moduls, nach seinen physikalischen Eigenschaften und der konkreten Verwendung.

    Welche Solarzellen werden für die Module verwendet?

    Im Wesentlichen werden für Solarmodule drei Arten von Solarzellen verwendet: aus monokristallinem, polykristallinem oder amorphen Silizium aufgebaute Zellen.

    Monokristalline Solarmodule

    Monokristalline Solarmodule  sind die pro Fläche leistungsstärksten Photovoltaikmodule am Markt. Mit einem Wirkungsgrad von 20 % und mehr übertreffen monokristalline PV-Panels ihre polykristallinen Verwandten im Schnitt um rund 3–4 %.

    Häufig kommen monokristalline Solarmodule dann zum Einsatz, wenn Anwender*innen wenig freie Fläche für ihre Solaranlage zur Verfügung haben und besonderen Wert auf eine ansprechende Optik der PV-Anlage legen.

    Monokristalline Zellen werden in aufwändigen Verfahren hergestellt, z.B. indem einkristalline (aus einem Kristall bestehende) Stäbe aus dem Halbleiter Silizium erzeugt und dann in sogenannte Wafer geschnitten werden. Die dunkelblauen bis schwarzen monokristallinen Zellen wirken sehr homogen und zeichnen sich durch besonders hohe Wirkungsgrade aus. Sie sind aber auch um einiges teurer.

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    Polykristalline Solarmodule

    Polykristalline Solarmodule sind mit ihrem typisch dunkelblauen Gitter-Look hierzulande weit verbreitet und bei Eigenheimbesitzern beliebt. Das liegt zum einen an den niedrigeren Preisen im Vergleich zu monokristallinen Modulen, zum anderen an ihrer guten Leistung pro Modul. Im Durchschnitt erreichen polykristalline Solarmodule Effizienzwerte von 12–16 %.

    Als traditionelle Dickschichtmodule verbaut, sind die polykristallinen Solarmodule sehr robust gegenüber Wettereinflüssen. Ein Grund, warum Hersteller sie mit einer langen Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren ausweisen.

    Ein Nachteil der polykristallinen Module ist ihre recht unruhige Oberflächenstruktur.  Immer mehr Hausbesitzer*innen, die Wert auf die Ästhetik ihres Daches legen, greifen daher auf die einheitlich schwarzen, monokristallinen Module zurück.

    Poly- und monokristalline Zellen werden auch als Dickschichtzellen bezeichnet. Im Gegensatz dazu stehen die Dünnschichtzellen, die aus amorphem Silizium bestehen.  Bei amorphen Solarzellen wird das Halbleitermaterial in extrem dünnen Schichten auf eine Glasplatte oder ein anderes Trägermedium aufgedampft oder aufgesprüht. Das ermöglicht z.B. auch die Herstellung flexibler Solarmodule.

    Die Herstellungskosten von amorphen Solarzellen sind besonders niedrig, allerdings auch der Wirkungsgrad der daraus bestehenden Module. Deshalb kommen amorphe Solarzellen vor allem bei Solarparks zum Einsatz, wo niedrige Investitionskosten angestrebt werden und Fläche keine Rolle spielt.

    Organische Solarzellen

    Bei den sogenannten organischen Solarzellen wird anstelle des Siliziums ein organischer Halbleiter verwendet. Das heißt, die leitenden Materialien bestehen aus Kohlenwasserstoffverbindungen, was ein breites Spektrum an Möglichkeiten bietet. Ein praktisches Problem besteht darin, die Eigenschaften des Materials zu optimieren: Einerseits soll es ein möglichst breites Spektrum des Lichts aufnehmen, zum anderen darf es nicht von der UV-Strahlung zerstört werden.

    Wie amorphe werden auch organische Solarzellen durch Aufdampfen des Halbleiters auf eine Trägerschicht hergestellt. Das macht die Herstellung recht einfach und preiswert. Die Entwicklung organischer Solarzellen steht am Anfang und der durchschnittliche Wirkungsgrad liegt noch unter 10 %. Die Weiterentwicklung der Technologie wird allerdings intensiv vorangetrieben. Die Produktion ist kostengünstig und die Solarzellen können hauchdünn auf das Trägermaterial aufgetragen werden. Auf lange Sicht und in Anbetracht des geringen Gewichts sowie der hohen Flexibilität organischer Solarzellen ist damit zu rechnen, dass sich diese als echte Alternative zu den Solarzellen auf Silizium-Basis etablieren werden. 

    Fassadenmodule

    Mit organischen Solarzellen sind vielseitige Anwendungen denkbar: Flexible, transparente und semitransparente Materialien können zur Gewinnung von Solarenergie genutzt werden.

    Der größte und offensichtlichste Unterschied zu anderen Solarpanels: Organische Photovoltaikmodule können – je nach Ausführung – wie Folien einfach mit doppelseitigem Klebeband befestigt, in jedem Fall aber ohne aufwendige Montage angebracht werden.

    Über die Langlebigkeit und die Robustheit gegenüber Wettereinflüssen lassen sich allerdings noch keine verlässlichen Aussagen treffen, da umfangreiche Praxiserfahrungen noch fehlen.

    Wie viel Fläche für die Solarmodule Sie einplanen sollten, um Ihren Strombedarf zu decken, können Sie mit unserem Rechner ermitteln.

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    Wie sind die Solarmodule aufgebaut?

    Entsprechend der Dicke der verwendeten Solarzellen lassen sich Solarmodule in Dickschicht- und Dünnschichtmodule unterteilen.

    Dickschicht-Solarmodule

    Mono- und polykristalline Solarzellen werden in der Regel zu Dickschicht-Solarmodulen verarbeitet. In millimeterdünne Scheiben geschnitten, werden die Solarzellen in zwei Folien eingefasst und anschließend in einen Rahmen aus Aluminium oder Stahl gesetzt. Das fertige Solarpanel ist relativ schwer: Ein Dickschicht-Solarmodul wiegt im Mittel zwischen 15 und 25 Kilogramm. Der Vorteil ihrer robusten Bauweise: Sie sind unempfindlich gegenüber äußeren Belastungen und lassen sich leicht montieren.

    Dickschicht-Solarmodule müssen regelmäßig gewartet werden. Lagern sich auf der Oberfläche Schmutz und Blätter ab, wird die Funktion der Solarzellen beeinträchtigt. Um einen hohen Stromertrag zu erzielen, sollten daher die Solarmodule regelmäßig gereinigt werden.

    Dünnschicht-Solarmodule

    Dünnschicht-Solarmodule werden aus amorphem Silizium hergestellt. Häufig kommen auch Halbleiter-Materialien wie Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) und Cadmiumtellurid (CdTe) zum Einsatz.

    Die Vorzüge von Dünnschicht-Solarmodulen bestehen nicht nur ihrem geringen Gewicht (sie wiegen maximal 10 Kilogramm); sie sind auch als transparente, flexible oder semiflexible Solarmodule erhältlich. Damit lassen sie sich dezent in die bereits bestehende Architektur eines Gebäudes integrieren.

    Beim Wirkungsgrad von Dünnschicht-Solarmodulen müssen Anwender*innen allerdings Abstriche machen. Die durchschnittliche Effizienz liegt bei rund 10–13 %. Damit werden relativ viele Module und entsprechend viel freie Fläche benötigt, um eine mit Dickschicht-Solarmodulen vergleichbare Strommenge zu erzeugen.

    Glas-Folie-Module

    Die am häufigsten genutzten Solarpanels sind Glas-Folie-Module: Die Solarzelle wird bei Glas-Folien-Modulen auf der Außenseite von einer Glasschicht und auf der Innenseite von einer Glasfolie eingeschlossen. Folie bietet zwar weniger Schutz, das wird aber in Kauf genommen, weil die die nach unten gewandte Seite ohnehin relativ gut vor der Witterung geschützt ist.

    Weitere Vorteile der Bauweise: Sie verringert die Herstellungskosten und reduziert das Gesamtgewicht eines Glas-Folie-Solarmoduls. Das bietet für die Montage und die Einsatzmöglichkeiten Vorteile.

    Glas-Glas-Module

    Glas-Glas-Module bestehen meist aus kristallinen Siliziumsolarzellen. Die Solarzellen werden in den Modulen von beiden Seiten durch eine Glasschicht geschützt.

    Der Vorteil: Die PV-Module sind robuster und halten auch starken Beanspruchungen stand. Dadurch lassen sich Glas-Glas-Solarmodule beispielsweise gut in Überdachungen oder Fassaden integrieren. Hersteller geben die durchschnittliche Lebensdauer mit 30 bis 40 Jahren an. Gleichzeitig kann die Glas-Glas-Einfassung dafür genutzt werden, dass eine attraktive, semitransparente Fläche entsteht und Licht zwischen den einzelnen Solarzellen hindurchscheinen kann.

    Glas-Glas-Module wiegen im Durchschnitt etwa 20 Kilogramm. Vergleichbare Dickschicht-PV-Module in Glas-Folie-Ausführung sind etwas leichter.

    verschiedene Arten von Solarmodulen auf Dach

    Welche Eigenschaften der Solarmodule sind gefragt?

    Standard-Solarpanels sind nicht für jede Verwendung geeignet. Vor allem, wenn das Design eine große Rolle spielt, bietet sich der Einsatz flexibler oder transparenter Solarmodule an.

    Flexible oder semiflexible Solarmodule

    Solarmodule werden häufig als starre Platten auf Hausdächern oder Carports angebracht. Das ist für diese Art von Gebäuden zweckmäßig. Wer PV-Anlagen aber zum Beispiel auf einem Boot oder auf einem Wohnmobil betreiben möchte, für den kommen semiflexible Solarmodule eher in Frage. Es gibt sie als gebogene Paneele oder als faltbare Planen. Da sie als Dünnschicht-Solarmodule gefertigt werden, sind sie in jedem Fall leichter als die klassischen Module in Gitter-Optik und für den mobilen Einsatz bestens geeignet.

    Flexible und semiflexible Solarmodule sind aber auch für den stationären Betrieb auf dem eigenen Grundstück interessant, wenn Eigenheimbesitzer hohe ästhetische Ansprüche an die Photovoltaikanlage stellen. Soll diese harmonisch in die Architektur eines Hauses integriert werden, können farblich passende Dünnschicht-Solarmodule an Hausfassade oder Dach montiert werden. Ohne den typischen Aluminiumrahmen fallen sie weit weniger auf. Eine besonders dezente Solarstromerzeugung ist auch dank der Beschichtung von Markisen mit Solarzellen möglich.

    Abseits der klassischen Einsatzgebiete finden sich in der Textil- und Freizeitindustrie immer häufiger flexible Solarmodule, die auf Rucksäcke oder Outdoor-Bekleidung aufgebracht sind.

    Transparente Solarmodule

    Transparente Solarmodule bieten sich überall dort an, wo eine PV-Anlage so wenig wie möglich in Erscheinung treten soll. Dächer und Glasfassaden lassen sich damit zur Stromgewinnung nutzen, ohne das architektonische Gesamtbild zu beeinträchtigen.

    Für eine semitransparente Ausführung können mono- oder polykristalline Solarzellen mit einigem Abstand zueinander in die Solarmodule gesetzt werden, was für ein interessantes Licht-Schatten-Spiel sorgt. Eine vollständige Transparenz lässt sich nur mit organischen oder Dünnschicht-Solarmodulen erreichen. 

    Was zu berücksichtigen ist: Der Wirkungsgrad dieser PV-Module nimmt mit steigender Transparenz ab. Bei 10 % Transparenz ist immerhin noch mit einem Wirkungsgrad von rund 14 % zu rechnen. (Quelle)  Außerdem ist die Anschaffung von transparenten Solarmodulen besonders kostspielig, denn in der Regel müssen sie individuell für die jeweiligen Gegebenheiten angefertigt werden.

    Wie viel Budget Sie für unterschiedliche Solarmodule einplanen müssen, verraten wir im Ratgeberartikel zu den Kosten für PV-Anlagen

    Wo werden die Solarmodule verwendet?

    Die Unterscheidung von Solarmodulen nach ihrer Verwendung ist keine strikte Klassifikation. Einzig “Gebäudeintegrierte PV” (engl.: Building-Integrated Photovoltaics, kurz BIPV) ist ein Fachausdruck, der für Fassadenmodule, Indach-Anlagen und ähnliche Konstruktionen verwendet wird.

    Gebäudeintegrierte Solarmodule

    Es gibt Solarmodule, die speziell als Bauelemente hergestellt wurden. Typisch für die gebäudeintegrierten Module ist, dass sie nicht nur Solarenergie erzeugen, sondern weitere Funktionen übernehmen. Beispielsweise dienen sie gleichzeitig zur Wärmedämmung, als Sichtschutz oder zur elektromagnetischen Abschirmung. 

    Mobile Solarmodule / Inselsysteme

    Die klassischen PV-Anlagen werden ans öffentliche Stromnetz angeschlossen. Bei abgelegenen Ferienhütten, Gartenhäusern, Wohnmobilen oder Hausbooten ist dies aber entweder prinzipiell nicht möglich oder aber mit hohen Kosten verbunden. Dann sind Inselsysteme die Lösung. Sie können sowohl stationär als auch im mobilen Einsatz betrieben werden und reichen oftmals aus, den Eigenbedarf zu decken.

    Damit auch nachts genug Strom zur Verfügung steht, arbeiten viele dieser PV-Inselanlagen mit Zwischenspeichern. Einige Hersteller bieten Inselsysteme als Hybridanlagen an. Hierbei springt ein Notstromaggregat ein, wenn die Lichtverhältnisse über längere Zeit schlecht sind bzw. die vorgehaltene Energie im Stromspeicher aufgebraucht wurde.

    Für den Einsatz von Solaranlagen auf Wohnmobilen oder auf Booten gibt es Insellösungen, die auf die Autobatterie oder den Bootsmotor als Notstromaggregat zurückgreifen. Anwender*innen, denen eine Insellösung ganzjährig zur Stromversorgung dienen soll, ist eine Hybridanlagen ans Herz zu legen, bei der ein Ersatzsystem die Stromversorgung zur Not über Biogas oder Windenergie sicherstellt

    Steckdosen-Solarmodule

    Mieter oder Wohnungseigentümer können mittlerweile ebenfalls eigenen Solarstrom erzeugen. Hierzu benötigen sie eine Steckdosen-Solaranlage.

    Diese Mini-PV-Anlagen sind lediglich 100 x 170 cm groß. Die Solarmodule können an Balkonen, Außenwänden und Terrassen angebracht und mit einer normalen Steckdose verbunden werden. Bei ausreichend Lichteinfall wird der Solarstrom über die Steckdose in den Stromkreis der Wohnung eingespeist.

    Einzelnen Solarmodul im Garten

    Die Nennleistung von Steckdosen-Solarmodulen liegt bei rund 0,6 Kilowatt Peak (kWp). Zum Vergleich: Reguläre PV-Module, wie sie auf Hausdächern oder Garagen installiert werden, erreichen meist zwischen 3 und 20 kWp. Bei verschattungsfreier Lage können damit rund 200 kW Strom im Jahr erzeugt werden. Steckdosen-Solarmodule sind bereits für einen niedrigen dreistelligen Eurobetrag erhältlich

    Fazit

    Es gibt eine Vielzahl unterschiedlicher Solarmodule auf dem Markt. Für welche Sie sich entscheiden, ist von folgenden Kriterien abhängig:

    • Wofür wollen Sie die Module verwenden?
      Planen Sie eine Anlage auf dem Dach, für Ihr Carport oder eine Steckdosenanlage? Oder wollen Sie Ihr Wohnmobil mit Photovoltaik ausstatten?
    • Welcher Platz steht Ihnen zur Verfügung?
      Haben Sie ein Haus mit begrenzter Dachfläche oder spielt Platz keine Rolle? Sind Sie Mieter und können maximal Ihren Balkon für eine Kleinanlage nutzen?
    • Welches Budget können Sie einsetzen?
      Kaufen Sie lieber günstigere Module oder wollen Sie mehr investieren?

    Haben Sie sich für eine Lösung entschieden, bietet der Markt eine Vielzahl an Produkten an. Lassen Sie sich am besten dazu beraten, welche Solarmodule die besten für Ihre Zwecke sind. Gute Ansprechpartner hierfür sind die Energieberater*innen der Verbraucherzentralen.