Solarmodule

Was ist ein Solarmodul? 

Ohne das Solarmodul wäre ein Photovoltaiksystem nicht in der Lage, Sonnenergie in nutzbaren Strom umzuwandeln. Die Umwandlung von Licht in Elektrizität ist der Kernprozess jeder PV-Anlage und findet im Solarmodul statt. Bekannt ist das Bauteil auch unter den Bezeichnungen „Photovoltaikmodul“ oder „Solarpanel“.  

Wie ist ein Solarmodul aufgebaut? 

Damit das Solarmodul das Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln kann, ist ein perfekt aufeinander abgestimmtes Zusammenspiel verschiedenster Komponenten notwendig. Im Grunde sind diese bei allen Solarmodul-Varianten gleich, der Aufbau ähnelt sich ebenfalls entsprechend stark. Der am weltweit am häufigsten verwendete Solarmodul-Typ setzt sich aus folgenden Komponenten zusammen: 

• Glasscheibe: In der Regel handelt es sich dabei um Einscheiben-Sicherheitsglas, auch als ESG bekannt. Das Glas schützt die dahinter befindliche Technik vor Witterung (Regen, Schnee, Hagel, Staub, etc.). 
• Rahmen: Gibt dem Verbund der Modul-Komponenten die notwendige Stabilität und dient während des Transports und der Montage als Schutz der Glasscheibe. Üblicherweise aus Aluminiumprofilen hergestellt. 
• Rückseitenkaschierung: Besteht in der Regel aus witterungsfester Kunststoffverbundfolie (Polyvinylfluorid oder Polyester). Bei Glas-Glas-Modulen wird eine weitere Glasscheibe dafür verwendet. 
• Einbettungsschicht: Transparente Schicht aus Kunststoff, in der die Solarzellen eingebettet sind. Üblicherweise aus Ethylenvinylacetat oder Polyolefin und grundsätzlich besonders lichtdurchlässig. 
• Kunststofffolie: Damit wird die Rückseitenverkapselung verklebt. Ähnelt der Einbettungsschicht an der Vorderseite. 
• Solarzellen: Entweder mono- oder polykristallin. Die einzelnen Zellen sind entweder über (aufgeklebte) Kupferdrähte oder Lötbändchen miteinander verbunden. 
• Anschlussdose: Enthält Freilauf- bzw. Bypassiode sowie Anschlussmaterial. Meist werkseitig bereits mit den nötigen Kabeln und Steckern ausgerüstet.
  

Wie funktioniert ein Solarmodul? 

Zentrales Element eines Solarmoduls sind die Solarzellen. Diese bestehen aus Silizium und sind konkret für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie zuständig.  

Der Prozess läuft üblicherweise wie folgt ab: 

• Zwei Siliziumschichten mit unterschiedlicher Dotierung (Verunreinigung mit Fremdstoffen) werden verbunden.  
• In einer der Schichten herrscht ein Überschuss an Elektronen, in der anderen ein Mangel. 
• Zwischen den Schichten befindet sich eine zusätzliche Grenzschicht. 
• Die Photonen aus der Sonnenstrahlung treffen auf das Silizium in der Solarzelle und übertragen ihre Energie auf die dort befindlichen losen Elektronen. 
• Die losen Elektronen beginnen zu wandern und dringen über Metallkontakte und Leitungen in die Schicht mit Elektronenmangel vor. 
• Dank dieser Wanderung fließt Strom, der über die am Solarmodul befindlichen Leitungen ins System geleitet wird, wo es entweder zum sofortigen Gebrauch, zur Bevorratung in einem Solarspeicher oder zur Einspeisung ins öffentliche Netz kommt. Alles natürlich, nachdem der Wechselrichter den im Solarmodul erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt hat. Denn nur mit Wechselstrom können unsere Elektrogeräte überhaupt etwas anfangen. 

Welche Arten von Solarmodulen gibt es? 

Solarmodul ist nicht gleich Solarmodul. Ausschlaggebend für die Unterschiede ist hauptsächlich die Konstruktionsart der Solarzellen. So gibt es etwa poly- und monokristalline Zellen oder amorphe Solarzellen (auch als Dünnschichtmodule bekannt): Monokristalline Solarzelle: Aus reinem, monokristallinem Silizium gefertigt. Die Herstellung ist zwar vergleichsweise aufwändig und teuer, allerdings weisen diese Zellen einen deutlich höheren Wirkungsgrad auf als andere Modelle. Deshalb liefern sie auf derselben Grundfläche auch deutlich mehr Strom. Erkennen lassen sich monokristalline Solarzellen an der gleichmäßigen, bläulich-schwarzen Oberfläche. 

• Amorphe Solarzelle (Dünnschichtmodule): Bei der Herstellung werden hauchdünne Siliziumschichten auf ein Trägermaterial gedampft oder gedruckt. Der große Vorteil: Die Schichten passen sich an jede Form an, selbst Biegungen oder flexible Materialien sind kein Problem. Allerdings ist der Wirkungsgrad relativ niedrig. 
• Polykristalline Solarzellen: Im Gegensatz zur monokristallinen Variante muss das Silizium hier nicht rein bzw. einheitlich sein. Die Zellen bestehen aus unterschiedlich großen Kristallen und sind in der Produktion merklich günstiger. Allerdings weisen sie auch einen geringeren Wirkungsgrad auf als die monokristallinen Zellen. Erkennen lassen sich diese Zellen gut an der deutlich sichtbaren Kristallstruktur.
  

Wie lassen sich Solarmodule kombinieren? 

Eine Photovoltaikanlage besteht aus mehreren Solarmodulen, die auf eine bestimmte Art und Weise miteinander verbunden sind. Die Optionen sind „Reihenschaltung“ (seriell) oder „Parallelschaltung“.  

Die Unterschiede kurz erklärt: 

• Reihenschaltung: Die einzelnen Solarmodule befinden sich hintereinander (seriell) und bilden einen einzigen Stromkreis. Bei dieser Variante addieren sich die jeweiligen Spannungen, allerdings begrenzt das schwächste Modul die Leistung. Das heißt: Ist eines der Module verschattet oder beschädigt, drosselt dies die Leistung des gesamten Modulstrings merklich. 
• Parallelschaltung: Die parallele Schaltung von Solarmodulen ist weniger anfällig, was Verschattung betrifft. Allerdings ist die Strombelastung höher als bei der seriellen Variante. Die Strom-Sammelleitung wird entsprechend stark belastet und muss dementsprechend dicker ausgeführt werden. Bei der Parallelschaltung addiert sich der Strom (A). 

In der Praxis wird oftmals eine Kombination der beiden Varianten gewählt. Einige Module werden seriell zu einem sogenannten String zusammengefasst, anschließend erfolgt die Verbindung dieser Strings durch Parallelschaltung. 

Solarmodule: Fazit 

Da es sich bei Solarmodulen um das Herzstück jeder Solaranlage handelt, ist es besonders wichtig, hier die richtige Entscheidung zu treffen. Welche Bauweise, welches Modell passt zu Ihnen und Ihrer Anlage und dessen Aufbau? Wer hier spart, spart am falschen Ende. Je besser und effizienter die Module arbeiten, desto höher ist die erbrachte Leistung Ihrer Solaranlage.  Gute Beratung ist deshalb unersetzlich.