Wie unterscheiden sich die verschiedenen Arten von Solarmodulen am Markt? Ein Überblick über Technologien und Preise von Photovoltaikmodulen.
PV-Anlage mit innovativen TOPCon Solarmodulen:
Inhalt
- Was sind Solarmodule?
- Aufbau und Funktionsweise von Solarmodulen
- Monokristalline und polykristalline Solarmodule
- Dünnschicht-Solarmodule
- Bifaziale Solarmodule
- PERC und TOPCon Module
- Wirkungsgrade und Leistung von Solarmodulen
- Kosten und Wirtschaftlichkeit von Solarmodulen
- Wann rechnen sich Solarmodule?
- TOPCon Solarmodule von Energiekonzepte Deutschland
Was sind Solarmodule?
Solarmodule sind der zentrale Bestandteil einer jeden Photovoltaikanlage. Die meist grauen, blauen oder schwarzen Platten wandeln Energie des auftreffenden Sonnenlichts in elektrische Energie um. PV-Module bestehen dabei aus einer Vielzahl einzelner Solarzellen, die in einem Modulrahmen zusammengefasst sind. Durch das Zusammenschalten vieler Solarzellen wird eine höhere Spannung erzeugt, wodurch der erzeugte Strom überhaupt erst sinnvoll in unserem Alltag genutzt werden kann. Solarmodule sind in verschiedenen Varianten erhältlich, die sich in ihrer Struktur und Leistung sowie ihrem Preis unterscheiden.
Aufbau und Funktionsweise von Solarmodulen
Solarmodule bestehen aus mehreren Bauteilen, die zusammenarbeiten, um Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln. Ein Überblick über die wichtigsten Komponenten bei Solarmodulen:
Bauteile eines Glas-Glas-Moduls:
- Frontabdeckung: Diese transparente Schicht besteht aus gehärtetem Glas, das die Solarzellen vor äußeren Einflüssen schützt und das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert.
- POE- oder EVA-Schichten: POE-Schichten (Polyolefin-Elastomer) bzw. EVA-Schichten (Ethylen-Vinylacetat) sind spezielle Klebstoffschichten, die die Solarzellen beidseitig schützen und eine Verbindung sowohl zur Frontglasabdeckung (Vorderseitenfolie) als auch zum Rückseitenabdeckungherstellen. POE und EVA sorgen für die mechanische Stabilität des Moduls und schützen die Solarzellen zudem vor Feuchtigkeit.
- Solarzellen: Die Solarzellen sind der eigentliche Wandler, der das Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelt. Sie bestehen aus Halbleitermaterialien wie Silizium und sind in einer Reihe miteinander verbunden, um eine höhere Spannung zu erzeugen.
- Rückseitenblatt (Glas): Das Rückseitenblatt (Rückseitenglas) besteht wie die Frontabdeckung aus gehärtetem Glas und schützt die Rückseite des Glas-Glas-Moduls vor Feuchtigkeit und mechanischen Beschädigungen.
Zusätzliche Bauteile bei Glas-Folie- und manchen Glas-Glas-Modulen:
- Rahmen: Glas-Folien-Module benötigen einen zusätzlichen Aluminiumrahmen, der das gesamte Modul stabilisiert. Durch die Verwendung von Aluminium ist der CO2-Fußbabdruck etwas höher als bei Glas-Glas-Modulen. Einige hochwertige Glas-Glas-Module werden ebenfalls mit Rahmen angeboten und sind dadurch besonders stabil konstruiert.
- Rückseitenblatt (Folie): Bei Glas-Folien-Modulen besteht das Rückseitenblatt aus einer wasserdichten Kunststofffolie. Es schützt die Rückseite ebenfalls vor dem Eindringen von Feuchtigkeit sowie vor leichten mechanischen Beschädigungen.
Ein Solarmodul nutzt den photovoltaischen Effekt, um Sonnenlicht in elektrische Energie – genauer gesagt in Gleichstrom umzuwandeln. Dabei absorbieren die einzelnen Solarzellen das Sonnenlicht und die Elektroden im Halbleitermaterial werden angeregt. Es entsteht eine elektrische Spannung. Damit der Solarstrom im Haushalt nutzbar ist, wandelt ein Wechselrichter den Gleichstrom dann noch in Wechselstrom um. Über das Hausnetz können jetzt Haushaltsgeräte, Licht oder auch die Wärmepumpe versorgt werden. Überschüssiger Strom kann zudem gegen eine Einspeisevergütung ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.
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Monokristalline und polykristalline Solarmodule
Grundsätzlich haben sich zwei Solarmodultypen am Markt etabliert: Monokristalline und polykristalline Solarmodule. Der Hauptunterschied zwischen ihnen liegt in der Art und Struktur der verwendeten Solarzellen.
Monokristalline Solarmodule werden aus einem einzigen Silizium-Kristall hergestellt. Die Beschaffenheit zeichnet sich durch eine gleichmäßige Struktur aus, was letztlich zu einem höheren Wirkungsgrad von derzeit etwa 15 bis 22 % führt. Auch besitzen monokristalline Solarmodule eine höhere Leistungsdichte. Sie können auf begrenztem Platz eine größere Menge an Strom erzeugen und eignen sich damit besonders für Installationen auf Dächern.
Polykristalline Solarmodule werden aus mehreren Siliziumkristallen hergestellt. Das macht die Herstellung einfacher und kostengünstiger. Die Solarzellen in polykristallinen Modulen haben oft eine etwas unregelmäßige blaue Farbe. Ihr Wirkungsgrad liegt bei etwa 13 bis 18 % im Vergleich zu monokristallinen Modulen. Sie eignen sich gut für Installationen mit ausreichend Platz, wie beispielsweise in industriellen Solarparks.
Dünnschicht-Solarmodule
Neben monokristallinen und polykristallinen Solarmodulen gibt es auch Dünnschicht-Solarmodule. Diese Module bestehen aus einer dünnen Schicht von lichtabsorbierendem Material, das direkt auf einen Träger aufgebracht wird. Im Vergleich zu kristallinen Modulen haben Dünnschicht-Solarmodule einen geringeren Wirkungsgrad, in der Regel zwischen 10 und 13 %. Sie zeichnen sich jedoch durch Flexibilität, Leichtigkeit und ein effektives Schwachlichtverhalten aus. Fürs Eigenheimdach kommen Dünnschicht-Module eher selten zum Einsatz.
Bifaziale Solarmodule
Bifaziale Solarmodule stehen für eine spezielle Bauweise bei Solarmodulen, die auf beiden Seiten Licht absorbieren können: Dazu verzichten sie auf die übliche Rückseitenfolie und besitzen stattdessen auf beiden Seiten eine Glasschicht. Zwischen den Glasschichten sind zwei Schichten Solarzellen angebracht, je eine zur Vorder- und zur Rückseite ausgerichtet. Im Gegensatz zu herkömmlichen einseitigen (monofazialen) Modulen können bifaziale Module so das direkte Sonnenlicht und auch das reflektierte Licht zur Energiegewinnung nutzen. Dies erhöht die Energieausbeute der Module, da insgesamt mehr Licht gleichzeitig in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Laut Studien des Fraunhofer-Instituts sind mit bifazialen Solarmodulen bis zu 15–20 % mehr Energieausbeute möglich.
PERC Module und TOPCon Module
PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) und TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) sind zwei fortgeschrittene Technologien in der Herstellung von Solarzellen.
PERC
Das Silizium in PV-Zellen kann nur einen Teil des Lichts direkt absorbieren. Der Rest geht durch die oberste Halbleiterschicht hindurch. Damit dieses Licht nicht ungenutzt bleibt (in herkömmlichen Solarzellen ist die Siliziumschicht auf der Rückseite unmittelbar auf einer Aluminiumplatte angebracht), besitzen PERC-Module eine zusätzliche Reflektionsschicht auf ihrer Rückseite. Die wirft das Licht erneut zur Siliziumschicht zurück, damit weitere Photonen absorbiert werden können. Dieses Verfahren verringert den Energieverlust und erhöht die Effizienz der Stromerzeugung. PERC lässt sich sogar mit der bifazialen Bauweise kombinieren, um den Wirkungsgrad weiter zu steigern, da nun Licht von beiden Seiten eintrifft und zusätzlich reflektiert wird. Die Fertigung von PERC-Modulen ist aufwendig und macht diese teurer als herkömmliche Module.
TOPCon
Mit der Entwicklung von TOPCon-Zellen hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme vor nicht allzu langer Zeit einen neuen Wirkungsgrad-Weltrekord jenseits der 25-%-Marke erzielt. Weitere Vorteile sind ein verbessertes Temperaturverhalten und dadurch weniger temperaturbedingte Leistungsverluste im Vergleich zu PERC-Modulen. Auch gibt es keinen Leistungsverlust durch die sogenannte lichtinduzierte Degradation (LID), wie sie bei Dünnschichtmodulen vorkommt, die erstmals Licht ausgesetzt werden. Die TOPCon-Technik basiert auf einer Kombination aus ultradünnen Tunneloxiden, durch die Ladungsträger hindurchschlüpfen können, sowie einer sehr dünnen Siliziumschicht. Diese spezielle Verbindung verringert den elektrischen Widerstand und optimiert so die Leistung der Zellen. Auch diese Modultechnologie ist aufwendig zu produzieren und entsprechend teurer, allerdings aktuell gewissermaßen „State-of-the-art“ im Bereich der PV-Module – besonders in Kombination mit einer bifazialem Glas-Glas-Bauweise, so dass Licht von beiden Seiten des Solarmoduls zur Siliziumschicht gelangt.
Setze bei deiner PV-Anlage auf Glas-Glas-Module mit TOPCon-Technologie:
Wirkungsgrade und Leistung von Solarmodulen
Der Wirkungsgrad eines Solarmoduls gibt an, wie effizient es Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln kann. Die Wirkungsgrade von Solarmodulen variieren je nach Modultyp. Moderne monokristalline Module kommen auf maximale Wirkungsgrade von knapp 22 %. Übrigens: Da Silizium nur einen bestimmten Bereich an Wellenlängen des Lichts absorbieren kann, ist der maximale Wirkungsgrad grundsätzlich durch das Material beschränkt.
Solarzellen Wirkungsgrade
| Monokristalline Module | 15 bis 22 % Wirkungsgrad |
| Polykristalline Module | 13 bis 18 % Wirkungsgrad |
| Dünnschicht Module | 10 bis 13 % Wirkungsgrad |
| PERC Module | 20 bis 21,5 % Wirkungsgrad |
| TOPCon Module | 20 bis 23 % Wirkungsgrad |
Die Leistung eines Solarmoduls wird in Watt peak (Wp) angegeben und benennt die maximale Leistung, die das Modul unter Standardtestbedingungen erzeugen kann. Standardtestbedingungen umfassen eine Sonneneinstrahlung von 1.000 Watt pro Quadratmeter, eine Zelltemperatur von 25 Grad Celsius und einem Luftmassewert von 1,5.
Moderne PV-Module kommen auf Leistungswerte um 400 Wp oder höher.
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Kosten und Wirtschaftlichkeit von Solarmodulen
Die Kosten von Solarmodulen variieren je nach Modultyp, Größe und Hersteller. Als Faustregel gilt, dass sie etwa 25 % der Gesamtkosten für eine Solaranlage ausmachen. In den letzten Jahren sind die Preise für die Technik von Photovoltaikanlagen gesunken, die Nachfrage allerdings enorm gestiegen. Schließlich möchten immer mehr Menschen von autarker und nachhaltiger Energie profitieren.
Reine Solarmodul-Kosten
| Modulart | Preis je kWp |
|---|---|
| Monokristallin | 400 bis 700 € |
| Polykristallin | 250 bis 450 € |
| Dünnschicht | 250 bis 400 € |
Hinzu kommen Kosten für den Wechselrichter, die Verkabelung, die Unterkonstruktion und die Installation der kompletten PV-Anlage.
Auch die Wirtschaftlichkeit von Solarmodulen hängt von vielen Faktoren ab, darunter die anfänglichen Investitions- und Installationskosten für die PV-Anlage, die Energieausbeute vor Ort, der Eigenverbrauch, die Strompreise, die Einspeisetarife sowie mögliche staatliche Anreize wie Förderprogramme oder Steuervorteile. Unser Tipp: Nimm Kontakt zu uns auf! Unsere Energieexperten können anhand deiner Angaben durchrechnen, nach wie vielen Jahren sich deine Investition gerechnet haben wird.
Wann rechnen sich Solarmodule?
Klar ist: Früher oder später rechnet sich im Grunde jede Entscheidung für Photovoltaik. In vielen Fällen amortisieren sich die Investitionskosten für Solarmodule innerhalb einiger Jahre und bieten dann langfristige finanzielle Vorteile. Die wichtigere Frage lautet deshalb, ab welchem Zeitpunkt sich die Ausgaben durch die eingesparten Stromkosten amortisieren – und wie stark die Einsparung Jahr für Jahr ausfällt. Eine erste grobe Einschätzung erhältst du von unseren Fachberatern: Beantworte uns dafür einfach online ein paar Fragen zu deinem gewünschten Solarsystem über den folgenden Link. Ein Fachberater wird sich bald darauf bei dir melden und dir deine Fragen rund um die Amortisation deiner Solaranlage beantworten.
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TOPCon Solarmodule von Energiekonzepte Deutschland
Für unsere Energiekonzepte Deutschland Solaranlagen setzen wir auf die hochinnovativen Solarmodule AMPERE.SolarPro 420 TG. Die in Deutschland entwickelten Premium-Doppelglas-Module mit 420 Wp verwenden die neueste TOPCon-Solarzellentechnologie. Damit sind besonders hohe Erträge auch unter schwachen Lichtverhältnissen möglich. Im Gegensatz zu PERC-Modulen entsteht kein Leistungsverlust durch Licht-induzierte Degradation (LID) oder Potenzial-induzierte Degradation (PID). Gehärtetes Glas und die Brandschutzklasse A sorgen zudem für ein exzellentes Maß an Sicherheit.
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