Worauf muss ich bei den Solarmodulen achten?
Solarmodule bestehen aus mehreren Strängen in Reihe geschalteter Solarzellen, die in der Anschlussdose auf der Modulrückseite zusammengeführt sind. Bypassdioden sorgen dafür, dass verschattete oder beschädigte Zellstränge überbrückt werden, um die übrigen angeschlossenen Module in der Erzeugung nicht zu behindern. Häufig werden Halbzellen eingesetzt, die aufgrund der kürzeren Wege zu den Leiterbahnen, weniger Widerstand erzeugen und damit höhere Wirkungsgrade ermöglichen.
Eine Standard-Solarzelle erzeugt eine Spannung von 0,5 – 0,7 V, die nahezu unabhängig von der Bestrahlungsstärke ist, aber bei steigender Temperatur sinkt. Die Stromstärke hingegen steigt mit zunehmendem Lichteinfall. Die Energie des Lichts – oder physikalisch – der elektromagnetischen Wellen wird innerhalb der Zelle absorbiert und ist Auslöser für die Elektronenbewegung innerhalb der Zelle.
Die Zellen bestehen aus zwei unterschiedlich dotierten Halbleitermaterialien, die durch Energiezufuhr leitend werden. Durch die Dotierung der Halbleiter wird ein Elektronenüberschuss (p-Dotierung) oder –mangel (n-Dotierung) hergestellt. An der Grenzschicht zwischen den beiden Halbleitern bildet sich ein inneres elektrisches Feld aus.
Die Anregung der Elektronen durch äußere Energiezufuhr (Licht) setzt diese frei. Durch das elektrische Feld erfolgt ein Ladungsausgleich. Legt man nun Metallkontakte an die beiden Schichten an und schließt einen Verbraucher an, fließt Gleichstrom. Das gängigste Ausgangsmaterial für die Zellherstellung ist Silizium, welches als Sand ausreichend verfügbar ist.
Die Wahl der Ausgangsstoffe und Herstellverfahren führt zu Zellen aus verschiedenen Kristallarten: monokristallin, polykristallin und amorph. In der Praxis ergeben sich Unterschiede in Bezug auf Aussehen, Haltbarkeit und Wirkungsgrad. Monokristalline Zellen sind gleichmäßig schwarz und haben mit über 22% den höchsten Wirkungsgrad.
Bei polykristallinen Zellen ist der Wirkungsgrad etwas geringer als der der monokristallinen, die Kristallübergänge sind sichtbar und ihre Erscheinung ist blau. In Abhängigkeit von Einstrahlung und Sichtwinkel schimmern die Zellen. Amorphe Zellen haben mit 5 - 10% den geringsten Wirkungsgrad und sind gleichmäßig dunkelbraun bis schwarz.
Arten von Siliziumzellen
Zellart | Wirkungsgrad | Aussehen |
Monokristallin | 18 – 23% | Gleichmäßig schwarz |
Polykristallin | 15 – 18% | Bläulich schimmernd |
Amorph (Dünnschicht) | 5 – 10% | Gleichmäßig dunkelbraun bis schwarz |
Varianten von Solarzellen
Daneben gibt es Varianten von Solarzellen, bei denen kristallines und amorphes Silizium oder auch mehrere amorphe Schichten kombiniert werden, um das Sonnenspektrum besser auszunutzen. Dem besseren Wirkungsgrad steht ein höherer Material- und Energieaufwand in der Produktion gegenüber. Theoretisch sind mit diesen Zelltypen Wirkungsgrade von über 30% erreichbar.
Von der Zelle zum Solarmodul
Die Module werden als Laminate oder mit Rahmen gefertigt. Der Rahmen sorgt für einen Schutz der Modulkanten beim Transport und vor Witterung – insbesondere Hagel. Laminate haben Vorteile bei flach geneigter Montage, da Wasser und damit Schmutz vollständig abfließen kann.
Am nachhaltigsten sind sicherlich monokristalline Glas-Glas-Module, die von vielen Herstellern mit einer Produkt- und Leistungsgarantie von bis zu 30 Jahren angeboten werden. Die Preisdifferenz zu den günstigeren Glas-Folie-Modulen, deren Rückseite durch eine Kunststoff-Folie geschützt ist, ist in den letzten Jahren erheblich geschmolzen, so dass sich ein Vergleich lohnt. Als Gegenargument kann angeführt werden, dass ein Repowering der PV-Anlage nach 20 bis 25 Jahren Betriebszeit sinnvoll sein kann, um bei gleicher Fläche mehr Leistung ins Netz zu bringen. Bei einer angestrebten Recyclingquote von über 95% macht dies auch gesamtgesellschaftlich Sinn, vermeidet es doch die Belegung oder Versiegelung weiterer Flächen.
Es gibt also nicht DAS Modul, sondern für jeden Anwender das individuell passende Modul.
