Solarmodule - Verschiedene Arten im Überblick
Sie sind der sichtbarste Teil einer Photovoltaik-Anlage: Die Solarmodule. Die Wahl der richtigen Modul-Art stellt Eigenheimbesitzer immer wieder vor einige Fragen. Welche Arten von Solarmodulen gibt es überhaupt und wo liegen die Unterschiede?
Welches Solarmodul ist das beste für mein Dach? Hier finden Sie einen Überblick über Vorteile und Nachteile der verschiedenen Bauarten und eine Empfehlung für Ihre Solaranlage.
Welche Rolle spielen Solarmodule?
Solarmodule sind der elementare Bestandteil einer Photovoltaik-Anlage. Nahezu jeder dürfte schon einmal ein Dach mit Solarmodulen darauf gesehen haben und hat vielleicht sogar schon mit dem Gedanken gespielt, das Eigenheim mit einer Solaranlage auszustatten.
Gemäss einem Bericht von Swissolar werden mittlerweile jährlich knapp 2.5 Gigawattstunden im Jahr von Photovoltaik-Anlagen in der Schweiz produziert. Das deckt den Verbrauch von mehr als 500’000 Schweizer Haushalten mit à 4’500 Kilowatt pro Jahr. Um den gesamten Strombedarf zu decken benötigt die Schweiz jedoch 20-mal so viel.
Immerhin hat die Schweiz mit der Energiestrategie 2050 und der Umsetzung des Pariser Klimaabkommens sowohl den Atomausstieg als auch die Dekarbonisierung beschlossen. Erneuerbare Energie gilt dabei als Schlüssel. Eine entsprechend grosse Rolle spielen leistungsstarke Solarmodule beim erreichen dieser Ziele.
Welche Photovoltaik-Module sind die besten?
Für die meisten Dächer sind monokristalline Solarmodule die beste Wahl. Sie erreichen mit über 20 % die höchsten Wirkungsgrade. Dieser Wert gibt an, wie viel Prozent der Sonneneinstrahlung tatsächlich in Strom umgewandelt werden können. Der bisherige Rekord für den höchsten Wirkungsgrad liegt bei 47.1 %. Allerdings sind derlei Solarmodule noch nicht für die Massenproduktion geeignet.
Durch die gute Wirksamkeit sind monokristalline Solarmodule auch für kleinere Dachflächen geeignet. Zusätzlich haben sie mit bis zu 30 Jahren eine lange Lebenserwartung. Eine professionelle Beratung ist bei der Wahl der richtigen Solarmodule allerdings unerlässlich. Eine Solaranlage muss immer genau auf das jeweilige Eigenheim und den Bedarf angepasst werden, da sie sonst unter Umständen nicht wirtschaftlich ist.
Verschiedene Arten im Überblick
Derzeit wird der Markt von Solarmodulen mit Silizium dominiert. Bis heute sind Silizium-Module die leistungsstärksten, kostengünstigsten und dementsprechend verbreitetsten Module. Die Forschung zur Solartechnik entwickelt jedoch kontinuierlich neue Ideen, mehr dazu unter dem Abschnitt Trends.
Damit PV-Module sich langfristig etablieren können, müssen sie nicht nur leistungsfähig, sondern auch bezahlbar sein. Derzeit sind für den Einsatz im privaten Eigenheim folgende Modultypen geeignet: Monokristalline PV-Module, polykristalline Module, Dünnschichtzellen-Module und CIGS-Module.
Monokristalline Solarmodule
Die bereits erwähnten monokristallinen Solarmodule sind schon seit etwa 15 Jahren auf dem Markt erhältlich und werden stetig weiterentwickelt. Die Herstellung der Photovoltaik-Module erfolgt mittels einer Siliziumschmelze, wobei die monokristallinen Solarzellen in einkristalline Stäbe gezogen und in dünne Scheiben gesägt werden. Diese Herstellung erreicht relativ hohe Wirkungsgrade. Die Lebensdauer monokristalliner Solarzellen beträgt etwa 30 Jahre.
Die Solarmodule sind sehr effektiv bei direkter Sonneneinstrahlung und eignen sich dementsprechend gut für hohe Leistungen oder bei kleinen und mittleren Dachflächen von 20 bis 50 Quadratmetern. Zusätzlich werden weitere Varianten und Erweiterungen immer gefragter und finden einen Weg in die privaten Haushalte.
Besonders beliebt sind Module mit schwarzem Backsheet, welche eine höhere Lichtabsorption ermöglichen und dadurch zu einer erhöhten Effizienz beitragen. Eine andere Erweiterung sind Module mit Hinterlüftung. Sie verhindern eine Überhitzung der Zellen und sorgen so dafür, dass die Effizienz der Solarzellen nicht von hohen Aussentemperaturen geschmälert wird.
Polykristalline Photovoltaik-Module
Bei polykristallinen Zellen wird flüssiges Silizium in Blöcke gegossen, ausgehärtet und anschliessend in Scheiben gesägt. Dieses Verfahren ist etwas kostengünstiger, erreicht aber niedrigere Wirkungsgrade. Im Unterschied zu den monokristallinen Solarzellen sind die polykristallinen Solarzellen etwas heller und besitzen eine ebene Oberfläche.
Ausserdem werden polykristallinen Zellen im Eigenheim kaum noch verbaut, da die Effizienz der polykristallinen Solarmodule deutlich geringer ist als die der monokristallinen Solarmodule. Der Wirkungsgrad polykristalliner PV-Module liegt bei nur etwa 12 bis 16 %.
Zum Vergleich: Monokristalline PV-Module erreichen aktuell Wirkungsgrade bis zu über 20 %. Dadurch werden die polykristallinen Solarmodule verstärkt auf grösseren Industrie-Dachflächen eingesetzt und überall dort, wo die Leistung der einzelnen Module nicht ganz so entscheidend ist. Rund um das Eigenheim sind polykristalline PV-Module somit nur für Sonderbauten und spezielle Anwendungen (z.B. private Scheune für Landwirte) im Einsatz.
Dünnschicht-Module & CIGS-PV-Module
Eine neue Entwicklung auf dem Markt rund um PV-Module sind Dünnschicht-Module. Die Schichtdicke beträgt maximal 1 Mikrometer. Zum Vergleich: Ein durchschnittliches menschliches Haar besitzt eine Dicke von etwa 50 bis 80 Mikrometer.
Die Dünnschichtzellen-Module sind verhältnismässig kostengünstig, haben allerdings einen noch niedrigeren Wirkungsgrad als polykristalline PV-Module. So genannte CIGS-Module (Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid) gelten als Weiterentwicklung der Dünnschicht-Module und bringen bei schlechten Lichtverhältnissen und schwierigen Dachausrichtungen trotzdem hohe Leistungen.
Dank einer geringen Schichtdecke ist die Wegstrecke zwischen Stromerzeugung und Stromspeicherung deutlich kürzer, auch leichte und flexible Solarmodule sind mit dieser Technologie möglich. Erst am Anfang des kommerziellen Einsatzes stehen Farbstoffzellen. Diese funktionieren nach dem Prinzip der technischen Photosynthese. Alle Dünnschicht-Module sind aktuell allerdings im Eigenheim noch nicht im Einsatz, könnten aber in der Zukunft durchaus noch interessant werden.
| Photovoltaik-Module | Bestandteile | Farbe | Wirkungsgrad (Richtwert) | Flächenbedarf für 1 kWp (Richtwert) |
|---|---|---|---|---|
| Monokristalline PV-Module | Wenige grosse Siliziumkristalle | Dunkelblau, schwarz und grau | 20 - 22 % | 6 - 9 m² |
| Polykristalline PV-Module | Viele kleine Siliziumkristalle | Blau oder silbergrau | 12 - 16 % | 7 - 10 m² |
| Dünnschichtzellen-Module | Dünnschicht besteht aus kristallinem Silizium, Cadmium-Tellurid, Galliumarsenid oder Kupferindiumselenid | Rotbraun, dunkelgrün bis hin zu schwarz | 6 - 10 % | 10 - 12 m² |
| CIGS-Module | Verbindung aus Kupfer, Indium, Gallium, Schwefel und Selen | Unbedruckt oder in vielen Farbvarianten | 14 - 17 % | 10 - 15 m² |
| Farbstoffzellen (Grätzel-Zelle) | Zwei Glas-Elektroden mit mehreren Beschichtungen und lichtempfindlichem Farbstoff | Beliebige Farbwahl möglich | 2 - 8 % | 20 - 30 m² |
Design und Gestaltung von PV-Modulen
Kostenreduzierungen und Effizienzsteigerungen bringen auf dem PV-Markt relativ wenig, wenn die Solaranlagen aufgrund der optischen Erscheinung abgelehnt werden. Auch im Bereich rund um die Denkmalpflege wird sich regelmässig über fehlende Gestaltungsmöglichkeiten der Photovoltaik-Module beschwert. Doch diese optischen Unstimmigkeiten gehören schon bald der Vergangenheit an.
Heutige Solarzellen können individuell gestaltet werden und auch Design-Aspekte fliessen immer öfter in den Herstellungsprozess mit ein. Bereits einige Jahre im Einsatz sind farbige kristalline Zellen, welche die Farbe im Produktionsprozess der Antireflexbeschichtung erhalten. Auch der Einsatz einer Farbstoffzelle ist schon länger auf dem Markt verfügbar, allerdings technisch sehr anspruchsvoll. Bei spektral selektiven Beschichtungen wird eine Schicht auf das Glas aufgedampft, welche im sichtbaren Lichtspektrum die Farbe reflektiert.
Ein keramischer Digitaldruck ermöglicht eine Vielzahl an Gestaltungsmöglichkeiten und selbst mehrfarbige Bilder sind möglich. Diese Motiv-Solarzellen sind allerdings für den Einsatz im Eigenheim eher ungeeignet und äusserst kostspielig. Alternativ können Sie auch mit Indach-Solarzellen oder Solardachziegeln Ihre PV-Anlage optisch ansprechend gestalten. Weitere Vorteile und Nachteile der verschiedenen Farbschichten entnehmen Sie einfach der folgenden Tabelle.
| Design PV-Module | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|
| Farbige kristalline Zellen |
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| Farbstoffzellen (Grätzel-Zelle) |
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| Spektral selektive Beschichtung auf Glas |
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| Keramischer Digitaldruck |
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Unsere Empfehlung: Worauf kommt es bei Solarmodulen an?
Im privaten Bereich kommt es bei Solarmodulen in erster Linie auf einen hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig moderatem Preis an. Ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis sollte in den Vordergrund gestellt werden. Die schönste Photovoltaik-Anlage nützt nichts, wenn sie unwirtschaftlich arbeitet und nicht genug Energie erzeugt.
Bisher haben sich Anlagen mit monokristallinen Modulen bewährt. Unter bestimmten Bedingungen, wie einer sehr grossen Dachfläche oder schwierigen Lichtverhältnissen, können auch polykristalline Module oder Dünnschicht-Module sinnvoll sein. Allerdings muss vor Ort von einem Fachbetrieb entschieden werden, welche Lösung die beste ist. Was es noch zu beachten gibt, wenn Sie Solarmodule kaufen wollen, haben wir hier für Sie zusammengefasst.
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