Photovoltaik Module

Fotovoltaik-Module

Photovoltaikmodule im Vergleich: mono- und polykristalline, Dünnschicht- und CIGS-PV-Module. Sämtliche Solarmodule / Photovoltaikmodule auf einen Blick. Fotovoltaikmodule sind das Herzstück von Solaranlagen und erzeugen Energie aus der Sonneneinstrahlung.

Photovoltaikmodule im Überblick

Das Herzstück einer Photovoltaikanlage, die so genannten Module, verwandeln das Sonnenlicht in elektrisches Sonnenlicht. Der Werkstoff, aus dem die Module bestehen, hat einen großen Einfluß auf ihre Leistungsfähigkeit. Der PV-Modulvergleich verdeutlicht, wie sich die vier gebräuchlichen Photovoltaikmodule in Bezug auf Werkstoff, Produktion, Performance und Preise voneinander abheben. Bei einer Photovoltaikanlage ist die kleinstmögliche Maßeinheit, die die Sonnenenergie in Elektroenergie (Strom, Strom) umsetzt, die Solarzellen.

In der Praxis werden Einzelzellen kaum eingesetzt, in der Regel zu einer Gruppe zusammengefasst: sogenannte Solarmodule oder Solarmodule. Davon bilden eine grössere Zahl das Herzstück der Photovoltaikanlage. Damit ist das Gerät eine Gehäuseart, d.h. sowohl eine Möglichkeit der mechanischen Montage als auch ein Schutz für die Photovoltaik. Ein solches System setzt sich zum Beispiel aus einem Leichtmetallprofil aus Aluminium, das mit geeignetem Werkstoff auf dem Fahrzeugdach befestigt werden kann, und einer transluzenten Glasplatte als Deckel zusammen.

Zusätzlich zu den Solarmodulen verfügt das Modul über einen elektrischen Anschluss. In den Solarmodulen sind die Zellen untereinander galvanisch durchgeschaltet. Für den Anschluss der Solarzelle gibt es mehrere Möglichkeiten: Die so genannte serielle Verbindung (auch serielle Verbindung genannt) ist üblich: Dazu werden die Einzelzellen in Serie geschaltet, so dass der generierte Elektrostrom alle Solarzelle hintereinander durchfließt, wodurch sich ihre individuelle Versorgungsspannung zu einer größeren Versorgungsspannung addiert.

Zum Beispiel: 72 Zellen mit einer einzigen Spannung von einem Halbvolt haben eine Ausgabespannung von 36 V. In Reihe geschaltete Solarzellengruppen können parallelgeschaltet werden (Parallelschaltung), so dass der Gesamtstrom ansteigt, was bei teilverschatteten Solarmodulen einen erhöhten Durchschnittsertrag gewährleistet.

Die Verfahren der Reihen- und Parallelanbindung haben sich auch bei der Verbindung von Solarmodulen bestens bewÃ?hrt; oft werden beide Verfahren auch durch die Hintereinanderschaltung mehrerer Module zu einem sogen. In den letzten zweieinhalb Dekaden hat sich die Photovoltaik zu einer sich ständig weiterentwickelnden Massentechnik entwickelt.

Es kommen immer wieder neue PV-Module auf den Markt, die sich durch eine verbesserte Performance und eine längere Nutzungsdauer als ihre Vorgänger auszeichnen. Bei den PV-Modulen wird die Leistungsfähigkeit als deren elektrischen Nutzungsgrad quantifiziert, wofür folgendes gilt: Der Stromwirkungsgrad bezeichnet das Verhältnis der erzeugten bzw. emittierten elektrischen und Auflichtleistung. Sie sollten wissen, dass der Nutzungsgrad der verwendeten Solarzelle etwas größer ist als der des PV-Moduls.

Auch eine hochreflektierende, transluzente Hülle spiegelt das einfallende Licht teilweise, so dass es nicht vollständig in die Solarzelle eindringt. Die Effizienz von PV-Modulen wird wesentlich durch den Werkstoff und die Art ihrer Herstellung beeinflusst. Monokristalline PV-Module gelten mit bis zu 20 % als die bisher besten ihrer Art.

Die übliche Bauform für mono-kristalline Zellen ist ein Viereck mit gerundeten Kanten. Einkristalline Solarmodule aus Silizium sind tiefblau bis dunkelschwarz eingefärbt und erscheinen extrem gleichmäßig und gleichmäßig. Je nach Format wiegt ein PV-Modul aus einkristallinen Zellen acht bis sechzehn Kilo. Hoher Effizienz von einkristallinen Modulen steht ein relativ hoher Aufwand und hoher Energiebedarf durch die aufwendige Kultivierung von Siliziumkristallen gegenüber - beides spiegelt sich im höheren Kostenaufwand für diesen Modultypentyp wider.

Die Herstellung von multikristallinen Solarmodulen ist leichter und kostengünstiger als die von mono-kristallinen Solarmodulen. Damit ist der Siliziumgehalt von multikristallinen PV-Modulen in der Summe niedriger, so dass ihr Gesamtwirkungsgrad zwischen zwölf und sechzehn Prozent liegt. Unreinheiten und Leistungsverluste, die häufig an den Grenzflächen der kleinen Einzelkristalle entstehen, reduzieren auch den Nutzungsgrad der multikristallinen Moduls.

Dadurch haben quasimonokristalline PV-Module nahezu die gleichen Qualitäten wie einkristalline Module, können aber auch kostengünstiger hergestellt werden. Bei Platzproblemen auf dem Sonnendach oder gar bei der statischen Auslegung sind einkristalline PV-Module wegen ihres hohen Wirkungsgrads die beste Lösung - obwohl sie kostspieliger sind. Wenn Sie genügend Raum auf dem Hausdach haben und keine statischen Schwierigkeiten haben, können Sie die kostengünstigeren multikristallinen PV-Module wählen.

Die kristallinen Zellen sind weitläufig, weil sie mit hohem und weiter steigendem Wirkungsgrad und sinkenden Preisen aufwarten. Auch bei ungünstigeren Strahlungsverhältnissen liefern sie eine hohe Ausbeute. Dünnschicht PV-Module werden auch als formlose (flexible) Module bezeichnet. Da deutlich weniger Silicium verbraucht wird als bei monokristallinen und multikristallinen PV-Modulen, ist die Herstellung von Dünnschichtmodulen besonders wirtschaftlich - was sich auch im Kaufpreis widerspiegelt.

Doch: Mit sechs bis zehn Prozentpunkten liegt auch der Nutzungsgrad von Dünnschicht-PV-Modulen signifikant unter dem von mono- oder multikristallinen Photovoltaikmodulen. Dünnschicht PV-Module sind daher auch für den Betrieb in sehr großen Systemen mit einer großen Anzahl von Solarmodulen geeignet. Dünnschicht-PV-Module sind schwerere als kristalline Module, bei denen auf kleiner Grundfläche viel Strom benötigt wird.

Aus diesem Grund werden in Deutschland kristalline Silizium-Paneele eingesetzt, da sie so viel mehr Elektrizität pro qm Grundfläche produzieren, dass der Kostennachteil gegenüber Dünnschichtmodulen mehr als auszugleichen ist. Auf großen Industrie- und Geschäftsdächern oder im Freien sind Dünnschicht-Module rentabler, weil es keinen Raummangel gibt. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit und ihres geringen Gewichts können Dünnschicht-Module auch leichter als energieerzeugende Scheiben oder Fassade in die Fassade eingebaut werden.

Seit 2009 werden Dünnschicht-PV-Module im hochpreisigen Segment - so genannte Röhren-PV-Module aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid, kurz CIGS-Module - vom US-Hersteller Solyndra geliefert. Sie besaßen Röhrenabsorber aus gewickelter CIGS-Folie in Glasrohren, die den solarthermischen Kollektoren ähnlich waren und von allen Richtungen direkt und indirekt die Sonneneinstrahlung auffangen. Wenn auch eine weisse Reflektorfolie auf die Dachoberfläche kam, reflektiert sie auch das Tageslicht, so dass die Leistungsfähigkeit des CIGS-PV-Moduls zunimmt.

Die Reflektorfolie wurde jedoch teilweise von den PV-Modulen beschattet. Doch: Praxistests haben gezeigt, dass Solyndra CIGS PV-Module im Vergleich zu kristallklarem PV-Modul im Sommer oft leistungsstärker sind. Denn der weisse Schneefall hat den PV-Modulen als zusätzliche Reflexionsfläche für das Tageslicht gedient. Die Wirkungsgrade der CIGS PV-Module sind wesentlich höher als die der Dünnschicht-PV-Module, erreichen aber nicht ganz den Wert der leistungsstärkeren PV-Module.

Im Gegensatz zu kristallenen Solarmodulen müssen CIGS- und Dünnschicht-PV-Module nur bei niedrigem Lichteinfall und hoher Temperatur mit einem geringen Leistungsverlust aufwarten. Sie sind jedoch die teuerste PV-Module im bisherigen Verlauf, wie die folgende Übersicht zeigt:

Mehr zum Thema