Welche Arten von Solarmodulen gibt es?

Das Herzstück jeder Solaranlage sind die Module, die zu sogenannten Strings (deutsch: Strang) verschaltet werden. Damit ist eine Reihenschaltung von Modulen gemeint. Module bestehen ihrerseits aus einer variablen Anzahl an Solarzellen. Die Art der eingesetzten Zellen bestimmt Gestalt und Leistung der Solarmodule.

Modularten nach Herstellung der Zellen

Kristalline Zellen (Dickschicht-Solarzellen)

Eine Solarzelle ist eine Halbleiterdiode basierend auf Silizium. Nach dem inneren, kristallinen Aufbau wird zwischen mono- und polykristallinen Solarzellen unterschieden. Während monokristalline Zellen aufwendig gezüchtet werden, kann das Silizium für polykristalline Solarzellen erhitzt und in Form gegossen werden. Dieses Herstellungsverfahren bedingt, dass die Kristalle sich unterschiedlich ausrichten. Beim Stromübergang zwischen den einzelnen Kristallen kommt es zu Verluste, weshalb der Wirkungsgrad polykristalliner Photovoltaikmodule geringer als der monokristalliner ist und maximal 20 Prozent beträgt.

Solarmodule mit monokristallinen Solarzellen hingegen weisen einen Wirkungsgrad von 22 Prozent und mehr auf. Dafür ist die Fertigung teurer, der Energieaufwand relativ hoch. Beide Zelltypen eignen sich generell für ein breites Anwendungsspektrum. Ist jedoch die zu bebauende Fläche limitiert, empfiehlt sich er Einsatz von Modulen mit monokristallinen Solarzellen, denn aufgrund des besseren Wirkungsgrades kann auf gleicher Fläche mehr Energie erzeugt werden.

Optisch lassen sich die beiden Modularten ganz einfach unterscheiden: Monokristalline Zellen haben eine homogen wirkende, schwarze Oberfläche. Polykristalline Zellen sind grünlich-blau, ihre Oberfläche weist eine unruhige, an Schiefer erinnernde Struktur auf. Beide Modularten werden überwiegend für Dachanlagen eingesetzt, wobei polykristalline Module immer mehr zurückgedrängt werden. Neben der geringeren Leistung fallen die Module auch hinsichtlich ihres ästhetischen Erscheinungsbildes gegenüber der monokristallinen Konkurrenz ab: Die meisten Hausbesitzer entscheiden sich für die schicken, schwarzen Module.

Die Wirkungsgrade beider Zellarten lassen sich durch die sogenannte PERC-Technologie (Passivated Emitter and Rear Contact) steigern. PERC-Zellen absorbieren aufgrund ihres Aufbaus das einfallende Licht besser und können es effektiver verwerten, zudem erhitzen sie sich im Betrieb weniger. Ein Nachteil der PERC-Zellen besteht darin, dass sie anfälliger für licht- und temperaturinduzierte Abbauprozesse (LeTID) sind, wodurch sie bis zu 10 % ihrer Leistungsfähigkeit einbüßen können.

Dünnschichtzellen

Stehen große Flächen zur Verfügung, die kostengünstig bebaut werden sollen – beispielsweise für Solarparks – kann sich der Einsatz von Dünnschichtmodulen als sinnvoll erweisen.

Dünnschichtmodule bzw. die entsprechenden Zellen werden hergestellt, indem ein einfaches Trägermaterial mit einem Halbleiter beschichtet wird. Neben Silizium als Halbleiter-Basis kommen auch Galliumarsenid, Cadmiumtellurid, Kupferindiumselenid oder sogar Farbstoffe zum Einsatz. Die Dünnschichtzellen benötigen nur wenig Rohstoff, sind sehr leicht und preiswert in der Herstellung. Hinsichtlich ihres Wirkungsgrades sind Solarmodule aus Dünnschichtzellen jedoch weniger attraktiv als Module aus kristallinen Zellen.

Eine besondere Form der Dünnschichtzellen sind die CIGS-Zellen – CIGS steht für das eingesetzte Halbleitermaterial Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid – die Licht besonders gut absorbieren. Aufgrund ihrer geringen Dicke von nur 1 bis 2 Mikrometern lassen sich auch flexible Module herstellen.

Modularten nach Aufbau

Neben Leistung und Ertrag spielen bei Solarmodulen die mechanische Belastbarkeit sowie der Schutz gegenüber Umwelt- und Witterungseinflüssen eine wichtige Rolle. Hier kommt ein weiterer Unterschied von PV-Modulen zum Tragen. Die Solarzellen können nämlich entweder zwischen zwei Schichten aus dünnem Glas gebettet sein oder zwischen Glas auf der einen und Folie auf der anderen Seite. So spricht man von Glas-Glas- und Glas-Folie-Modulen. Glas-Glas-Module sind sehr robust gegenüber äußeren Einflüssen wie Unwettern oder mechanischer Belastung. Auch sorgt die Einbettung zwischen zwei Glasscheiben dafür, dass keine Feuchtigkeit in die Zellstruktur eindringen und diese zerstören kann. Glas-Glas-Module sind deshalb äußerst langlebig und weisen eine hohe Ertragssicherheit auf. Glas-Folie-Module hingegen sind preisgünstiger, senken also die initialen Anschaffungskosten einer PV-Anlage, haben jedoch eine geringere Lebensdauer. Mit zunehmendem Alter geht zudem die Leistung der Module zurück.

Welches Modul ist das richtige für mich?

Alle Modularten haben Vor- und Nachteile. Welches Modul optimal für den eigenen Anwendungsfall ist entscheidet sich anhand

  • der zur Verfügung stehenden Fläche
  • den finanziellen Möglichkeiten und
  • Betrachtungen zur langfristigen Wirtschaftlichkeit.

So sind z.B. Glas-Glas-Module in der Anschaffung zwar etwas teurer als Glas-Folie-Module, können diesen Nachteil langfristig aber durch höhere Erträge ausgleichen. Auf die Lebensdauer berechnet ist der Preis pro kWh Solarstrom sogar geringer.

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