Solarmodule

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Wie funktionieren Solarmodule?

Solarmodule bestehen aus vielen Solarzellen, die aus Halbleitermaterialien, meistens Silizium, hergestellt werden. Wenn Sonnenlicht auf die Solarzellen fällt, wird die Energie der Lichtteilchen in elektrische Energie umgewandelt. Dieser Vorgang wird als photovoltaischer Effekt bezeichnet. Die grundlegenden Schritte sind im Folgenden beschrieben:

• Aufnahme von Sonnenlicht: Die Lichtteilchen im Sonnenlicht treffen auf die Oberfläche der Solarzellen.
• Bewegung der Elektronen: Die Energie der Lichtteilchen regt die Elektronen im Halbleitermaterial an, wodurch sie sich bewegen, und Elektronenlöcher entstehen.
• Stromerzeugung: Diese Bewegung der Elektronen und Löcher erzeugt einen elektrischen Strom, der durch die in den Solarmodulen eingebauten elektrischen Leiter gesammelt wird.
• Stromfluss: Der erzeugte Gleichstrom (DC) wird mittels eines Wechselrichter in Wechselstrom (AC) umgewandelt, der dann im Haushalt genutzt oder ins Stromnetz eingespeist werden kann.

Wirkungsgrad und Leistung von Solarpanelen

Der Wirkungsgrad einer Solarzelle zeigt, welcher Anteil der einfallenden Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Hohe Wirkungsgrade sind besonders bei begrenztem Platzangebot wichtig, da sie die effiziente Nutzung der vorhandenen Fläche ermöglichen. Der theoretisch höchste Wirkungsgrad, bekannt als Shockley-Queisser-Grenze, liegt für einzelne Halbleitermaterialien bei etwa 30 bis 40 Prozent. In der Praxis erreichen Solarmodule jedoch eher einen Wirkungsgrad von 22%.

Faktoren, die den Wirkungsgrad beeinflussen:

Temperaturen über 25°C verringern die Effizienz von Solarzellen, da der Temperaturkoeffizient Pmax die Leistungsreduktion pro Grad Temperaturanstieg bestimmt. Auch die Art der Solarzelle, ob monokristallin oder polykristallin, hat erheblichen Einfluss auf den erreichbaren Wirkungsgrad. Fortschrittliche Technologien wie PERC (Passivated Emitter Rear Cell), die das Lichtspektrum besser nutzen, können den Wirkungsgrad zusätzlich erhöhen.

Arten von Solarmodulen

Bei der Auswahl der passenden Solarmodule für deine Photovoltaikanlage stehen verschiedene Technologien zur Verfügung, jede mit ihren eigenen Vor- und Nachteilen. Die drei Haupttechnologien sind monokristalline, polykristalline und Dünnschicht-Solarmodule. Jede Technologie weist unterschiedliche Merkmale auf, die je nach Anwendung und spezifischen Anforderungen variieren können.

Monokristalline Solarmodule

Monokristalline Solarmodule werden aus einem einzigen, hochreinen Siliziumkristall hergestellt. Dieser Herstellungsprozess führt zu einer gleichmäßigen Zellstruktur mit einer dunkelblauen bis schwarzen Färbung. Monokristalline Module zeichnen sich durch ihren hohen Wirkungsgrad von bis zu 22% aus. Dies macht sie besonders platzsparend und ideal für Installationen, bei denen auf begrenztem Raum eine hohe Energieausbeute erforderlich ist, wie etwa auf Hausdächern in städtischen Gebieten.

Zudem sind monokristalline Module für ihre lange Lebensdauer und ansprechende Optik bekannt, was sie zur bevorzugten Wahl für Anwendungen macht, bei denen das Design eine Rolle spielt.

Polykristalline Solarmodule

Polykristalline Solarmodule, auch multikristalline Module genannt, bestehen aus mehreren Siliziumkristallen. Der Herstellungsprozess ist weniger aufwendig und kostengünstiger als bei monokristallinen Modulen, was zu einer charakteristischen bläulichen Färbung mit sichtbaren Kristallstrukturen führt.

Polykristalline Module bieten Wirkungsgrade zwischen 15% und 17%. Obwohl sie weniger effizient sind als monokristalline Module, sind sie preislich attraktiver und eignen sich gut für großflächige Installationen, bei denen der Platz keine Einschränkung darstellt. Solarparks und landwirtschaftliche Gebäude profitieren besonders von den niedrigeren Anschaffungskosten dieser Module.

Dünnschicht-Solarmodule

Dünnschicht-Solarmodule zeichnen sich durch ihre flexible und leichte Bauweise aus. Diese Module bestehen aus dünnen Schichten von Photovoltaikmaterialien, die auf ein Trägermaterial aufgebracht werden. Materialien wie Cadmiumtellurid (CdTe), Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) oder amorphes Silizium kommen dabei zum Einsatz. Dünnschichtmodule haben in der Regel niedrigere Wirkungsgrade, die zwischen 10% und 12% liegen.

Struktur von Solarmodulen

Neben den drei Haupttypen unterscheiden sich Photovoltaikmodule auch durch ihr Aussehen, die verwendeten Materialien oder ihre spezielle Konstruktion:

Glas-Glas-Module

Glas-Glas-Module bestehen aus zwei Glasscheiben, die die Solarzellen umschließen. Diese Konstruktion bietet einen besonders hohen Schutz vor Umwelteinflüssen und mechanischen Belastungen. Glas-Glas-Module sind ideal für Projekte, bei denen eine hohe Lebensdauer und mechanische Belastbarkeit erforderlich sind, wie etwa in Regionen mit extremen Wetterbedingungen.

Die Vorteile von Glas-Glas-Modulen im Überblick:

• Längere Lebensdauer: Durch die doppelseitige Verglasung sind die Module besonders robust und langlebig.
• Höhere Energieeffizienz: Glas-Glas-Module haben eine geringere Degradation, was zu einer konstanten Leistung über ihre gesamte Lebensdauer führt.
• Verbesserter Brandschutz: Die Glas-Glas-Bauweise bietet einen besseren Schutz vor Feuer.

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Glas-Folie-Module

Glas-Folie-Module haben eine Glasscheibe auf der Vorderseite und eine Kunststofffolie auf der Rückseite. Diese Konstruktion ist weit verbreitet und bietet ein ausgezeichnetes Preis-Leistungs-Verhältnis. Glas-Folie-Module sind ideal für Standardanwendungen, bei denen ein gutes Verhältnis zwischen Kosten und Leistung gefragt ist.

Die Vorteile von Glas-Folie-Modulen im Überblick:

• Geringes Gewicht: Durch die Folienrückseite sind diese Module leichter als Glas-Glas-Module.
• Kostenersparnis: In der Regel günstiger in der Anschaffung als Glas-Glas-Module.
• Vielseitig einsetzbar: Geeignet für eine breite Palette von Anwendungen, vom Einfamilienhaus bis hin zu großen Solarparks.

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Full-Black-Module

Full-Black-Module zeichnen sich durch ihr durchgehend schwarzes Erscheinungsbild aus, das sowohl das Solarmodul als auch den Rahmen und die Rückseitenfolie umfasst. Diese Module sind besonders optisch ansprechend und eignen sich für Installationen, bei denen neben der Funktion auch die Ästhetik eine Rolle spielt, wie beispielsweise bei Wohnhäusern und Bürogebäuden.

Die Vorteile von Full-Black-Modulen im Überblick:

• Attraktives Design: Das elegante, einheitliche Schwarz ermöglicht eine harmonische Integration in moderne Bauwerke.
• Hohe Leistungsfähigkeit: Trotz ihres stilvollen Designs bieten Full-Black-Module eine hohe Effizienz.
• Erstklassige Materialien: Häufig werden für diese Module besonders hochwertige Materialien verwendet, die eine lange Lebensdauer sicherstellen.

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Welche Abmessungen haben Solarmodule?

Solarmodule für Eigenheime dürfen gemäß der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBT) eine maximale Fläche von 2 m² nicht überschreiten. Um die Effizienz ihrer Module zu maximieren, bemühen sich die meisten Hersteller, mit ihren Produkten so nahe wie möglich an diese Grenze zu kommen.

Normalerweise haben 60-zellige Solarpaneele Maße von 1.767 x 1.041 x 35 mm und wiegen ungefähr 20 kg. Diese Standardabmessungen sind bei den meisten Herstellern von Modulen mit monokristallinen oder polykristallinen Zellen üblich, können jedoch variieren.

Zusammenfassend lässt sich sagen:

Solarmodule sind im Allgemeinen knapp 2 Quadratmeter groß. Um die benötigte Anzahl an PV-Modulen zu berechnen, kannst du die verfügbare Dachfläche durch 2 teilen.

Was bestimmt die Größe eines Solarmoduls?

Die Größe von Solarmodulen wird durch folgende drei Faktoren bestimmt:

• Anzahl der Solarzellen
• Größe der Zellen
• Anordnung der Solarzellen

Einfluss der Modulgröße auf die Installation

Die Abmessungen eines Solarmoduls beeinflussen nicht nur die Anzahl der Module, die auf einer bestimmten Fläche installiert werden können, sondern auch die Handhabung und Montage. Größere Module können schwerer und schwieriger zu installieren sein, bieten jedoch mehr Leistung pro Modul, was die Anzahl der benötigten Module reduziert.

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