Solarmodule: Unterschiede und Kosten

Solarmodule sind der Schlüssel zur Nutzung von Solarenergie, einer sauberen, erneuerbaren Energiequelle, die durch die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie das Potenzial hat, unseren Stromverbrauch nachhaltig zu decken. Diese Module bilden das Herzstück jeder Photovoltaikanlage und sind entscheidend für deren Leistung. In diesem Artikel erfahren Sie alles, was Sie über Solarmodule wissen müssen – von ihrer Funktionsweise bis zu den verschiedenen Modultypen und deren Vor- und Nachteilen.

Aufbau und Funktionsweise von Solarmodulen

Ein Solarmodul besteht aus mehreren Solarzellen, die aus Halbleitermaterialien, meist Silizium, gefertigt sind. Diese Zellen wandeln Sonnenlicht mittels des photovoltaischen Effekts direkt in elektrische Energie um. Wenn Licht auf das Halbleitermaterial trifft, werden Elektronen in Bewegung gesetzt, wodurch Strom entsteht. Dieser Prozess wird durch Elektroden auf der Oberfläche der Zellen gefördert, die die erzeugten Elektronen sammeln und einen elektrischen Strom erzeugen.

Solarmodule sind in einem Modulrahmen aus Aluminium oder Glas eingekapselt, um sie vor Umwelteinflüssen zu schützen. Typischerweise sind sie mit einem Glas-Glas-Design oder einem Glas-Folien-Design versehen. Das Glas auf der Vorderseite schützt die Solarzellen vor Witterungseinflüssen und mechanischen Schäden, während die Folie oder das Rückseitenglas die Rückseite schützt und die Stabilität gewährleistet.

Glas-Glas-Module

Glas-Glas-Module sind besonders robust und langlebig. Sie bestehen aus zwei Schichten gehärtetem Glas – einer vorderen und einer hinteren Schicht – die die Solarzellen umschließen. Diese Module bieten eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen und eine längere Lebensdauer.

Glas-Folie-Module

Im Gegensatz zu Glas-Glas-Modulen haben Glas-Folie-Module auf der Rückseite eine dünne Kunststofffolie, die sie flexibler macht und in der Produktion günstiger ist. Diese Module sind in der Regel etwas weniger stabil, bieten aber ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.

Unterschiedliche Arten von Solarmodulen

Die Hauptunterscheidung bei Solarmodulen erfolgt aufgrund der Struktur und Art der Solarzellen. Die gängigsten Arten sind monokristalline, polykristalline und Dünnschicht-Solarmodule, wobei es auch modernere Technologien wie bifaziale Module und spezialisierte Zellen wie PERC- und TOPCon-Module gibt.

Monokristalline Solarmodule

Monokristalline Solarmodule bestehen aus einem einzelnen Siliziumkristall, was ihnen eine sehr gleichmäßige Struktur verleiht. Diese Struktur ermöglicht eine besonders hohe Effizienz, mit Wirkungsgraden von 15 bis 22 %. Der Vorteil monokristalliner Module liegt darin, dass sie mehr Strom auf kleiner Fläche erzeugen, was sie ideal für Dächer mit begrenztem Platzangebot macht. Aufgrund ihrer höheren Herstellungskosten sind monokristalline Module teurer als polykristalline, bieten jedoch auch eine bessere Leistung pro Quadratmeter.

Polykristalline Solarmodule

Polykristalline Module bestehen aus mehreren Siliziumkristallen und sind daher kostengünstiger in der Herstellung. Ihr Wirkungsgrad liegt mit 13 bis 18 % etwas niedriger als der von monokristallinen Modulen. Diese Module sind aufgrund ihres besseren Preis-Leistungs-Verhältnisses für größere Installationen und Projekte mit mehr verfügbaren Flächen eine beliebte Wahl.

Dünnschicht-Solarmodule

Dünnschichtmodule bestehen aus einer dünnen Schicht lichtabsorbierendem Material, das auf einem Träger aufgebracht wird. Obwohl sie geringere Wirkungsgrade (zwischen 10 und 13 %) bieten, sind sie flexibler, leichter und kostengünstiger als kristalline Solarmodule. Ihre Vorteile kommen besonders bei Anwendungen zum Tragen, bei denen Flexibilität und geringes Gewicht eine Rolle spielen. Dünnschichtmodule sind jedoch für den Einsatz auf Hausdächern aufgrund ihrer niedrigen Effizienz seltener geeignet.

Bifaziale Solarmodule

Bifaziale Solarmodule nutzen Licht von beiden Seiten des Moduls, sowohl das direkte Sonnenlicht als auch das reflektierte Licht von Oberflächen wie dem Boden oder Dächern. Diese Bauweise erhöht die Energieausbeute um bis zu 15–20 %. Besonders in Gebieten mit hohem Reflexionspotenzial oder bei Installationen auf Flachdächern oder in großen Solarparks bieten bifaziale Module ein großes Potenzial.

PERC- und TOPCon-Module

Die neuesten Fortschritte in der Solarmodultechnologie beinhalten die Entwicklung von PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) und TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) Modulen, die beide höhere Wirkungsgrade und bessere Leistung bieten.

PERC-Module

PERC-Technologie wird eingesetzt, um Licht zu reflektieren, das die Solarzellen auf der Rückseite verlässt, und es zurück in die Zelle zu lenken, wo es erneut absorbiert wird. Dies erhöht die Effizienz der Zellen und kann ihre Leistung um bis zu 10 % steigern. PERC-Module bieten Wirkungsgrade von etwa 20 bis 21,5 %.

TOPCon-Module

TOPCon-Module stellen einen weiteren Fortschritt dar und bieten noch höhere Effizienz als PERC. Sie können Wirkungsgrade von über 23 % erreichen und bieten eine besonders gute Temperaturbeständigkeit sowie eine geringere Lichtinduzierte Degradation (LID), die die Leistung im Laufe der Zeit beeinträchtigen könnte.

Wirkungsgrad und Leistung von Solarmodulen

Der Wirkungsgrad eines Solarmoduls gibt an, wie effizient das Modul Sonnenlicht in Strom umwandeln kann. Bei modernen Solarmodulen variiert der Wirkungsgrad je nach Technologie zwischen 10 und 23 %. Der Wirkungsgrad hängt von mehreren Faktoren ab, darunter die Qualität des Siliziums, die Struktur des Moduls und die verwendete Technologie.