Glas-Folie-Solarmodule: Was macht sie aus?

Neben Glas-Glas-Modulen hält der aktuelle Photovoltaik-Markt auch Glas-Folie-Module bereit. Ihnen wird zwar eine etwas geringere Langlebigkeit nachgesagt, dennoch kommen sie derzeit noch häufiger zum Einsatz als Glas-Glas-Module. Dieser Artikel zeigt auf, welche Vor- und Nachteile Glas-Folie-Module mit sich bringen, wann sie eine gute Wahl sind und welche Kosten für die Anschaffung eingeplant werden müssen.

Bestandteile eines Solarmoduls

Das Solarmodul ist Hauptbestandteil einer Photovoltaikanlage. In ihm wandeln parallel oder in Reihe geschaltete Solarzellen die Sonnenenergie in Strom um. Um die empfindlichen Zellen zu schützen, werden sie von verschiedenen Schichten eingehüllt. Generell ist ein Solarmodul wie folgt aufgebaut:

• Glas-Schicht auf der Modul-Oberseite, meist ein so genanntes Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG)
• Einbettungsfolie zum Schutz der sensiblen Solarzellen, häufig eine transparente Kunststoffschicht aus Ethylenvinylacetat (EVA)
• Mono- oder polykristallinen Solarzellen, vornehmlich aus Silizium
• Lötverbinder (auch „Bars“ genannte), um die einzelnen Zellen zu verbinden und fixieren
• Rückseitenfolie bzw. eine weitere dünne Glasschicht
• Anschlussdose
• Gegebenenfalls ein Aluminiumrahmen und Rahmendichtband für die Stabilität und Widerstandsfähigkeit des Moduls

Die gewöhnlich auf Silizium basierenden, sehr sensiblen Solarzellen werden meist von einer transparenten Kunststoffschicht aus Ethylenvinylacetat (EVA) ummantelt. Sie wird nicht geklebt, sondern mit den hoch performanten, aber empfindlichen Solarzellen verschweißt, um diese optimal vor Korrosion zu schützen. Auf der Oberseite des Moduls befindet sich in jedem Falls eine Glasscheibe aus Einscheiben-Sicherheits-Glas (ESG), welches bestenfalls Antireflexions-Eigenschaften aufweisen sollte, um die Stromerzeugung zu optimieren. Mit dieser temperaturbeständigen, schlag-, druck- und stoßfesten Oberfläche sind die Solarzellen bestens vor äußeren Umwelt-und Witterungseinflüssen geschützt und können für lange Zeit zuverlässig ihre Aufgabe erfüllen. Auf der Rückseite wird das Modul je nach Lösung von einer Kunststoffverbundfolie oder Glasschicht geschützt. Weitere Stabilität kann das Modul durch eine Rahmeneinfassung aus leichtem Aluminium mit einer passgenauen Dichtung erlangen. Der Solarmarkt hält jedoch auch rahmenlose PV-Module bereit.

Aufbau von Glas-Folie-Modulen

Aktuell kommen gerade bei Eigenheimbesitzern in den meisten Fällen Solarmodule als Glas-Folie-Module zum Einsatz. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass der zwischen zwei Kunststofffolien laminierte Solarzellenstrang auf der Vorderseite von einer Glasschicht und auf der dem Licht abgewandten Seite von einer stabilen Folie bedeckt ist. Bei den sogenannten Backsheet-Folien wird meist Tedlar-Folie zurückgegriffen. Tedlar-Folien zeichnen sich durch eine extrem hohe Reißfestigkeit, aber auch durch die hohe UV-Beständigkeit aus. Außerdem bilden sie eine Feuchtigkeitssperre. In der Regel wird die Folie im Dreischicht-Verbundsystem ausgeführt. Das heißt, dass zwei Lagen Tedlar eine Polyesterfolie umschließen. Durch diese Dreilagigkeit werden die positiven Eigenschaften der einzelnen Folien noch verstärkt. Die Folien sind in unterschiedlichen Farben erhältlich. Am verbreiteten sind die Farben Weiß, Grau oder Blau. Es gibt aber auch milchige oder halbdurchsichtige Rückseitenfolien, bei denen das Sonnenlicht über die Zellzwischenräume in die darunterliegenden Bereiche gelangt und das Solarmodul transparent machen. Das Aussehen bzw. Design der Glas-Folie Module wird von daher im Wesentlichen durch das Glas und die verwendete Folie bestimmt.

Die Idee für die Rückseite des Moduls Folie zu verwenden, liegt in der Tatsache begründet, dass die lichtabgewandte Seite des Moduls Witterungs- und Umwelteinflüssen weniger stark ausgesetzt ist und deshalb auch nicht ganz so robust ausgeführt werden muss. Die Hersteller sparen beim Einsatz von Folie Kosten – Glasscheiben sind teurer als Kunststofffolien – und halten gleichzeitig das Gewicht der Solarmodule so gering wie möglich.

Betrachtet man Glas-Folie-Module hinsichtlich ihres Wirkungsgrades, zeigt sich, dass es in erster Linie von den verwendeten Solarzellen abhängt, wie hoch der Wirkungsgrad ausfällt. Das gilt auch für Glas-Folie-Solarmodule. Monokristalline Solarzellen erreichen mit bis zu 20 % Effizienz die höchsten Werte, polykristalline Solarzellen haben einen etwas geringeren Wirkungsgrad. Nicht zu vernachlässigen ist jedoch die Tatsache, dass Glas-Glas-Module aufgrund ihrer Bauweise eine höhere Effizienz erreichen können: Über die Rückseite aus Glas wird Wärme besser abgeleitet, was die Leistung erhöht.

Entscheidender für die Leistung von Glas-Folie-Modules ist der Grad der Transparenz der Rückseitenfolie auf der Modulrückseite. Bei allen semitransparenten Solarmodulen nimmt die Leistung umso mehr ab, je höher der Grad an Transparenz ausfällt. Ist diese Fläche nicht vollständig transparent, sondern weiß oder anderweitig eingefärbt, wird das eintretende Licht teilweise auf die Solarzellen zurück reflektiert, was einen höheren Wirkungsgrad zur Folge hat. 

Glas-Folie- und Glas-Glas-Module im Vergleich

Im Gegensatz zu Glas-Glas-Modulen macht der Aufbau Glas-Folien-Module etwas anfälliger für Schäden durch Belastung und Durchbiegen. Insbesondere die symmetrische Komposition der Glas-Glas-Variante trägt dazu bei, dass diese deutlich höhere Lasten tragen und die Module z.B. größeren Schneelasten standhalten können. Im Gegensatz zu Glas-Glas-Modulen liegen die Solarzellen liegen zwischen einer Glas- und einer Folienschicht in der neutralen Faser. Werden Module bei Belastungen gebogen, besteht die Gefahr, dass sie gestreckt oder gestaucht werden. Die Gefahr von Mikrorissen ist dadurch in Glas-Folie-Modulen größer. 

Auch durch Witterungseinflüsse bzw. Eindringen von Wasserdampf oder Chemikalien nehmen sie weniger Schaden als die Glas-Folie-Variante. Dies ist wiederum in Gegenden mit hoher landwirtschaftlicher oder industrieller Aktivität von großem Vorteil und sichert die hohe Leistung der Solarmodule über längere Zeit hinweg. Ebenso können im Brandfall an Glas-Folie-Module größere Schäden entstehen, wenn die Rückseite eines Solarmoduls nur mit einer Folie statt Glas bedeckt ist. 

Viele Hersteller geben für ihre Glas-Folie-Solarmodule eine Leistungsgarantie von 25 Jahren, einige rechnen sogar mit einer Lebensdauer von 40 Jahren. Im Durchschnitt liegt die Nutzungsdauer etwa 5 Jahre unter der von Glas-Glas-Solarmodulen.

Die Kosten für Solarmodule – ob Glas-Glas oder Glas-Folie – sind in den vergangenen Jahren stark gesunken. Mittlerweile sind die Preisunterschiede zwischen Glas-Folie- und Glas-Glas-Solarmodulen nicht mehr allzu groß.

Die Entscheidung, ob bei der Installation einer PV-Anlage Glas-Glas oder Glas-Folie-Module zum Einsatz kommen, lässt sich in seltenen Fällen ausschließlich über rein technischen Eigenschaften der Module treffen. Hinsichtlich der Leistung, des Gewichts und der Einsatzbereiche lässt sich keine wirklich klare Gegenüberstellung treffen, da je nach Hersteller beide Arten dicht beieinanderliegen. Weit zielführende für die individuelle Entscheidung sind die Fragen nach den geplanten Anschaffungskosten, der Amortisation und der Lebensdauer der Module.