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Welche Photovoltaikmodule gibt es?

Lisa Becker
15.05.2019 14:23:40

Photovoltaikmodule - Aufbau, Typen, Wirkungsgrad und Kosten

Die kleinste Einheit einer Photovoltaikanlage sind die Solarzellen, in denen die Lichtenergie der Sonne in elektrischen Strom umgewandelt wird. Die Solarzellen sind miteinander verbunden und bilden so ein Photovoltaikmodul: Je nach dessen Größe sind in einem Photovoltaikmodul unterschiedlich viele Solarzellen zusammengeschaltet. Die komplette Photovoltaikanlage selbst besteht aus mehreren Photovoltaikmodulen, die zu sogenannten Strings verschaltet sind. Mehrere Strings bilden gemeinsam den kompletten Solargenerator.

 

Wie Solarzellen bzw. Photovoltaikmodule aufgebaut sind, welche Typen es gibt und was Photovoltaikmodule kosten, erfahren Sie in diesem Blogbeitrag.

 

Wie ist ein Photovoltaikmodul aufgebaut?

Die Solarzelle selbst haftet auf einem sogenannten Trägermaterial. Sie ist sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite durch eine Schicht vor Feuchtigkeit geschützt – hier kommen oft wetterfeste Kunststofffolien zum Einsatz. Dabei muss die obere Schicht eine gute Lichtdurchlässigkeit aufweisen. Die Vorderseite der Solarzelle – also die Fläche, die zur Sonne zeigt – ist weiterhin durch eine Glasscheibe vor Umwelteinflüssen geschützt. Dieses spezielle Solarglas absorbiert nur wenig Licht und verfügt zudem über eine Antireflexschicht, um auch Reflexionen des einfallenden Lichts auf ein Minimum zu reduzieren.

Ein Photovoltaikmodul ist in der Regel in einen stabilen Rahmen (aus Aluminium oder Edelstahl) gefasst und an der Glasscheibe abgedichtet. Dieser Rahmen dient zum einen dem zusätzlichen Halt und zum anderen erleichtert er den Transport sowie die Montage des Moduls.

 

Welche Arten von Solarzellen bzw. Photovoltaikmodulen gibt es?  

Abhängig davon, welches Material man verwendet, unterscheidet man zwischen polykristallinen, monokristallinen oder Dünnschichtmodulen. Kristalline Photovoltaikmodule bestehen ausschließlich aus dem Halbleitermaterial Silizium. Hingegen setzen sich Dünnschichtmodule aus verschiedenen Materialien zusammen.

 

Polykristalline Photovoltaikmodule:

Polykristalline Photovoltaikmodule entstehen, indem der Rohstoff Silizium geschmolzen, in Blöcke gegossen und im Anschluss in Scheiben zersägt wird. Während das Material abkühlt, entstehen viele unterschiedlich große Siliziumkristalle. Diese verschiedenartige Anordnung der Kristalle sorgt dafür, dass an deren Grenzen Defekte (oder auch Verunreinigungen) auftreten, die zu einem niedrigeren Wirkungsgrad führen. Generell ist der Anteil an Silizium in einem polykristallinen Photovoltaikmodul kleiner, weshalb der Wirkungsgrad geringer ausfällt als bei monokristallinen Modulen. Durch neue Entwicklungen und technischen Fortschritt wird deren Wirkungsgrad jedoch immer besser – aktuell liegt er zwischen 12 und 16 Prozent. Der Vorteil von polykristallinen Modulen ist, dass sie in der Herstellung einfacher und günstiger sind. So fällt auch der Preis pro Kilowatt-Peak besonders niedrig aus. Vor allem, wenn Sie über genug Dachfläche verfügen, sollte Ihre Wahl auf polykristalline Photovoltaikmodule fallen.

 

Monokristalline Photovoltaikmodule:

Für die Herstellung von monokristallinen Modulen wird ebenfalls Silizium geschmolzen, aus dem dann einkristalline Stäbe gezogen werden. Diese Stäbe nennt man auch Einkristalle. Die Einkristalle werden zu sogenannten Wafern zersägt – also kreisrunde oder auch quadratische Scheiben, die etwa einen Millimeter dick sind. Bei monokristallinen Modulen fallen die Kristallgrenzen (und somit mögliche Defekte) weg, sodass sie deutlich höhere Wirkungsgrade aufweisen, die bis zu 20 Prozent betragen. Demgegenüber steht der Nachteil, dass monokristalline Module in der Herstellung teurer sind, was sich in deren Endpreis niederschlägt. Sollte die Dachfläche nicht besonders groß sein, sind monokristalline Module aufgrund des hohen Wirkungsgrades jedoch die bessere Wahl. Der optische Vorteil von monokristallinen Modulen ist außerdem, dass sie dunkelblau bis schwarz eingefärbt sind und deshalb glatt und eben wirken.

 

Exkurs: Sonderform polykristalliner Photovoltaikmodule

Es gibt sogenannte quasi-monokristalline Photovoltaikmodule. Dabei verwendet man auch polykristallines Silizium, dieses wird jedoch so ausgerichtet, dass die Kristallgitter der Siliziumkristalle die gleiche Orientierung haben. So haben quasi-monokristalline Photovoltaikmodule fast identische Eigenschaften wie monokristalline Photovoltaikmodule, die Produktion fällt jedoch günstiger aus.

 

Photovoltaikmodule - Dünnschichtmodule:

Um Dünnschichtmodule herzustellen, wird ein Trägermaterial mit einer dünnen Schicht aus amorphem oder kristallinem Silicium bedampft (alternativ auch zum Beispiel mit Cadmium-Tellurid/CdTe, Gallium-Arsenid/GaAs oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid/CIGS). Dabei nutzt man viel weniger Silizium als bei mono- und polykristallinen Photovoltaikmodulen, weshalb die Fertigung von Dünnschichtmodule günstiger und deren Endpreis niedriger ist. Aus diesem Grund wächst der Marktanteil von Dünnschichtmodulen auch stetig. Der Wirkungsgrad von Dünnschicht-Photovoltaikmodulen ist jedoch deutlich niedriger als bei monokristallinen und polykristallinen Modulen. Er bewegt sich in einem Bereich zwischen sechs bis zehn Prozent. Der Vorteil von Dünnschichtmodulen ist aber, dass sie selbst bei schwachem Licht noch gute und konstante Solarstromerträge erzielen und Verschattungen bei ihnen weniger ins Gewicht fallen.

 

Qualität und Kosten von Photovoltaikmodulen

Der Wirkungsgrad und die Lebensdauer von Photovoltaikmodulen sind über die Jahre kontinuierlich besser geworden – entsprechend stieg also deren Qualität Schritt für Schritt. So geben Hersteller von Photovoltaikanlagen heutzutage bis zu 25 Jahre Garantie auf Module. Zudem sind Photovoltaikmodule in den letzten Jahren immer preiswerter geworden. Ursache für die stark fallenden Preise ist einerseits der hohe Wettbewerb – also der starke Konkurrenzdruck durch asiatische Billiganbieter. Andererseits führen die sogenannten positiven Skaleneffekte zu sinkenden Preisen. Man kann es auch so sagen: Je mehr Photovoltaikmodule produziert werden, umso preiswerter wird die Produktion für jedes einzelne Modul. Die Preise lassen sich sehr leicht anhand der Kosten in Euro pro Watt Peak vergleichen. Anfang 2019 lagen die durchschnittlichen Preise hierfür je nach Qualität des gewählten Moduls zwischen 45 Cent und 90 Cent.

 

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