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PhotovoltaikModule


Die Solarmodule stellen das Herz der Photovoltaikanlage dar, hier findet die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom statt. In den vergangenen 20 Jahren hat sich die Photovoltaik von einer Nischentechnologie zu einer Massentechnologie mit weltweit hohen Wachstumsraten entwickelt. Der technische Fortschritt verlief in dieser Zeit bei den Photovoltaikmodulen eher evolutionär als revolutionär. Der Wirkungsgrad und die Lebensdauer der Photovoltaikmodule wurden kontinuierlich in kleinen Schritten verbessert, weswegen heutige Solarmodule ohne jeden Zweifel eine deutlich bessere Qualität aufweisen als ihre Vorgängermodelle. Um genügend Solarstrom zu erzeugen werden viele Solarzellen zusammengeschaltet. Je nach verwendetem Material spricht man von polykristallinen-, monokristallinen- oder Dünnschichtmodulen.

Verschaltung und Modultypen für Dachanlagen

Die Solarzellen in einem Photovoltaik Modul werden üblicherweise in Reihe geschaltet, sodass sich die einzelne Spannung zu einer hohen Spannung addiert. Werden also zum Beispiel 72 Solarzellen mit je 0,5 Volt in einem Solarmodul in Reihe geschaltet, ergibt sich eine Ausgangsspannung von 72 x 0,5 Volt = 36 Volt. Die in den Photovoltaikmodulen verschalteten Solarzellen unterscheiden sich in Herstellung, Wirkungsgrad, Kosten und den verwendeten Rohstoffen.

Einfacher und billiger ist die Produktion der polykristallinen Solarmodule, die aus zahlreichen kleinen Siliziumkristallen bestehen. Der Wirkungsgrad dieser Photovoltaikmodule ist jedoch geringer, da an den Grenzschichten der einzelnen Kristalle Energieverluste auftreten. Noch relativ neu sind die so genannten quasi-monokristallinen Module. Auch diese verwenden polykristallines Silizium. Allerdings wird bei der Herstellung des Siliziums durch ein geschicktes Verfahren sichergestellt, dass die Kristallgitter aller Kristalle die gleiche Orientierung aufweisen. Damit weisen quasi-monokristalline Photovoltaikmodule nahezu dieselben Eigenschaften auf wie monokristalline Solarmodule, können aber deutlich preiswerter hergestellt werden.

Polykristalline Solarmodule

Polykristalline Photovoltaikmodule bieten ein sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Zur Herstellung von polykristallinen Zellen wird der Rohstoff Silicium geschmolzen, in Blöcke gegossen und anschließend in Scheiben zersägt. Beim Abkühlen bilden sich unterschiedlich große Kristalle. Verunreinigungen führen zu einem geringeren Wirkungsgrad gegenüber monokristallinen Solarmodulen. Dennoch haben polykristalline Photovoltaikmodule den größten Marktanteil, da der Preis pro Kilowatt-Peak besonders günstig ausfällt. Insbesondere wenn genügend Dachfläche vorhanden ist, sind polykristalline Solarmodule die richtige Wahl. Zudem wird der Wirkungsgrad dank neuer Entwicklungen und stetiger Forschung immer besser. Der Wirkungsgrad von polykristallinen Solarmodulen liegt aktuell zwischen 12 und 16 Prozent.

Monokristalline Solarmodule

Bei der Herstellung monokristalliner Solarmodule wird aus dem geschmolzenen Silicium ein Block gezogen, der aus einem sogenannten Einkristall besteht. So fallen Defekte an den Kristallgrenzen weg und es können deutlich höhere Wirkungsgrade erzielt werden. Allerdings ist der Fertigungsprozess aufwendiger und die Photovoltaikmodule sind daher auch teurer. Monokristalline Solarmodule sind insbesondere bei Platz- oder Statikproblemen die richtige Wahl. Der Wirkungsgrad liegt durchschnittlich zwischen 14 und 18 Prozent.

Dünnschichtmodule

Bei Dünnschichtmodulen, auch amorphe Solarmodule genannt, wird eine dünne Schicht auf ein Trägermaterial aufgedampft. Diese Dünnschicht kann aus amorphem oder kristallinem Silicium, aber auch aus Cadmium-Tellurid, Galliumarsenid oder Kupferindiumselenid bestehen. Durch den geringen Materialaufwand können Dünnschichtmodule besonders preisgünstig gefertigt werden. Ihr Marktanteil steigt daher kontinuierlich. Andererseits liegt der Wirkungsgrad von Dünnschichtmodulen deutlich unter dem von poly- oder monokristallinen Solarmodulen, nämlich nur bei rund 6 bis 10 Prozent. Demgegenüber sind Dünnschichtmodule besonders leicht und flexibel und bringen selbst bei diffusem Licht noch gute Erträge. Zudem sind Verschattungen bei Dünnschichtmodulen weniger kritisch.

Aktuelle Photovoltaik Modulpreise

Nach jahrelangem Preisverfall steigen die Photovoltaikmodulpreise seit einigen Monaten wieder leicht an, was auch mit den Importbeschränkungen für Module aus China zusammenhängt. Der Großhandelspreis für kristalline Module aus europäischer Herstellung liegt derzeit bei 600 Euro pro Kilowatt, Module aus Südostasien kosten rund 100 Euro weniger. Als Gesamtkosten für die schlüsselfertige Anlage sollte in etwa das 2,5 fache dieses Preises veranschlagt werden.

Worauf ist beim Kauf zu achten?

Die Auswahl der richtigen Photovoltaikmodule ist nicht ganz einfach. Es gibt keine veröffentlichten Tests, die auch nur annähernd das gesamte Angebot auf dem Markt abdecken. Das liegt natürlich auch daran, dass solche Tests nur schwer durchzuführen sind. Entscheidend ist letztlich, wie sich die Module über einen Zeitraum von mehr als 20 Jahren verhalten, wenn sie ständig den wechselnden Wetterverhältnissen ausgesetzt sind. Dies lässt sich in einem kurzen Test nur schwer simulieren. Die wichtigsten Auswahlkriterien sind daher die vom Hersteller verbindlich garantierten Qualitätsmerkmale. Dazu zählen der Wirkungsgrad, die Lebensdauer und die maximale Degradation. Letztgenanntes bedeutet, dass der Hersteller garantiert, welche Leistung die Module nach einer bestimmten Zeit (meist 20 Jahre) noch erbringen. Die garantierte Lebensdauer sollte mindestens 20 Jahre betragen, die Degradation nicht mehr als 10-20 Prozent in 20 Jahren. Nicht ganz unwichtig ist dabei auch die Frage, wie etwaige Ansprüche aus dieser Garantie im Ernstfall durchgesetzt werden können. Es hilft wenig, wenn der Kunde in Deutschland ein schadhaftes Modul direkt beim Hersteller in Taiwan abgeben muss, um es ersetzt zu bekommen. Neben solchen Details der Garantiebedingungen sollte auch beachtet werden, ob Kundenansprüche aus der Garantie insolvenzsicher geschützt sind. Längst nicht jeder Hersteller existiert so lange wie seine eigenen Module, deswegen sichern einige die Ansprüche der Kunden über Versicherungsgesellschaften ab.

Auswahl und Installation

Der vielleicht wichtigste Forstschritt der Photovoltaikmodule besteht darin, dass sie mittlerweile zu einer zuverlässigen Standardtechnologie geworden sind. Die Hersteller haben aus praktischen Erfahrungen gelernt, ihre Module für den langjährigen Einsatz unter allen Wetterbedingungen fit zu machen. Weil heute eine Lebensdauer von mehr als 20 Jahren vorausgesetzt werden darf, rechnet sich eine Photovoltaikanlage trotz der deutlich gesunkenen Einspeisevergütung noch immer. Die Auswahl der richtigen Solarmodule ist eine ganz individuelle Abwägung der Vor- und Nachteile. Insbesondere der Wirkungsgrad und die Kosten sind in der Praxis die entscheidenden Punkte.

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