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PHOTOVOLTAIKMODULE 

Für die Erreichung der Klimaziele und dem damit verbundenen Wechsel von fossilen zu regenerativen Methoden der Energiegewinnung stellt die Photovoltaik ein wichtiges Element dar. Sichtbar für jeden Außenstehenden sind dabei die Solarmodule, über die aus Sonnenlicht Strom erzeugt wird. Mit der Förderung der Photovoltaik in den letzten Jahrzehnten ist es auch gelungen die Technologie effizienter und kostengünstiger anzubieten.

Unter anderem auch mithilfe des Energie-Einspeisgesetzes (EEG) konnten Anlagenbetreiber darauf vertrauen, dass sich Investitionen im Laufe der Zeit amortisieren. Parallel wurde die Forschung in die Photovoltaik erhöht. Als Ergebnis zeigt sich ein bis heute andauernder Prozess, bei dem sowohl die Lebensdauer der Module, wie auch deren Wirkungsgrad immer wieder verbessert wurden.

Wie genau aber wird aus Licht Strom erzeugt und welche unterschiedlichen Module gibt es?

In der Photovoltaik wird zwischen drei unterschiedlichen Modularten gesprochen. Die sogenannten polykristallinen, monokristallinen oder Dünnschichtmodule. Jedes Modul hat Vor- bzw. Nachteile. Für die Erzeugung von Strom aus Sonnenlicht ist es dabei wichtig zu wissen, dass Silizium ein sogenannter Halbleiter ist. Legt man auf der einen Seite eine positiv geladene Siliziumschicht und auf der gegenüberliegenden Seite eine negativ geladene, dann entsteht zwischen diesen beiden Schichten bei Sonneneinstrahlung eine Spannung und Strom fließt.

Polykristalline Solarmodule 

Bei diesen Modulen handelt es sich um die günstigste Variante mit dem besten Preis-Leistungs-Verhältnis. Die Bezeichnung Polykristallin bezieht sich auf die Anordnung der Kristalle auf der Oberfläche, die aus vielen unterschiedlich kleinen Siliziumkristallen besteht. Da die Kristalle unterschiedlich ausgerichtet sind, ist die oben beschriebene Grenzen zwischen der positiven und der negativ geladenen Schicht nicht optimal definiert und es kommt an den Grenzschichten zu Energieverlusten einzelner Kristalle. Grund für die unterschiedlich großen Kristalle ist die Herstellung. Polykristallines Silizium wird zur besseren Verarbeitung zunächst geschmolzen und dann in Blöcke gegossen. Bei der Abkühlung entstehen dann unterschiedlich große Kristalle. Der Block wird im Anschluss in dünne Scheiben geschnitten. Wegen ihres besonders günstigen Preises sind die Module deshalb auch bei Anlagenbetreibern das erste Mittel der Wahl. Hinzu kommt, dass mithilfe des technischen Fortschritts bei diesen Modulen in den letzten Jahren Fortschritte gemacht wurden und der Wirkungsgrad mittlerweile zwischen 12 und 15 % liegt.

Noch nicht allzu lange auf dem Markt sind Module, die die höhere Energieausbeute aus monokristallinen Modulen mit den Kostenvorteilen polykristalliner Module verbinden. Gemeint sind quasi-monokristalline Module, wobei diese allerdings immer noch aus polykristallinem Silizium bestehen. Der Trick besteht darin, dass bei der Produktion das Kristallgitter in die gleiche Richtung ausgerichtet wird und auf diesem Weg die oben beschriebenen Wirkungsverluste reduziert werden.

Monokristalline Solarmodule

Auch für monokristalline Module muss ein Siliziumblock gebildet werden. Dieser wird aber nicht gegossen, sondern aus der Siliziumschmelze gezogen. Somit gibt es keine unterschiedlich großen Kristalle und in Folge einen geringeren Verlust am Übergang zwischen den unterschiedlich geladenen Schichten. Der Produktionsprozess ist allerdings um einiges teurer, was sich am Ende am Preis der Module erkennen lässt. Trotzdem finden monokristalline Module ihre Einsatzgebiete in den Fällen, in denen Fläche knapp ist oder der Untergrund keine große Last aufnehmen kann. Bei dieser Art von Modulen ist mit einem zwischen 14 und 18 Prozent zu rechnen.

Dünnschichtmodule

Dünnschichtmodulen – die auch als auch amorphe Solarmodule bekannt sind – werden nicht in einen Block gegossen. Stattdessen wird das Silizium als dünne Schicht auf ein Trägermaterial aufgedampft. Haben die Atome keine Bindung untereinander, dann spricht man von einer amorphen Schicht. Zur Produktion dieser Module wird neben Silizium aber auch Cadmium-Tellurid, Galliumarsenid oder Kupferindiumselenid genutzt. Da beim Bedampfungsprozess nur ganz wenig Material benötigt wird, sind diese Module besonders preisgünstig, allerdings besitzen sie den geringsten Wirkungsgrad, der zwischen 6 – 10 % liegt. Gerade wegen ihres besonders günstigen Preises steigt der Marktanteil in den letzten Jahren aber stetig. Ein weiterer Vorteil der Dünnschichtmodule besteht darin, dass sie sehr dünn und damit auch flexibel sind. Hinzu kommt eine tendenziell bessere Ausbeute bei diffusem Licht.

Auswahl und Installation

Photovoltaikmodule sind seit Jahren erprobt und so robust, dass sie eine lange Lebenszeit jenseits von 20 Jahren garantieren. Damit ist auch die Frage der Wirtschaftlichkeit beantwortet, die trotz der sinkenden Einspeisevergütung gegeben ist. Welche Modulart am Ende eingesetzt wird, ist abhängig von unterschiedlichen Faktoren. Bei der Entscheidung für oder gegen eine bestimmte Technologie unterstützt aber der Fachhandel.

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