Arten von Solarmodulen: Welche gibt es und was sind die Unterschiede?

Arten von Solarmodulen: Welche gibt es und was sind die Unterschiede? 

Die Auswahl an Solarmodulen ist mittlerweile sehr groß und fast unüberschaubar. Mono- und polykristallin, organisch, Dünn- und Dickschicht, bifazial usw. Doch Modul ist nicht gleich Modul, denn die Unterschiede zwischen den einzelnen Modellen sind enorm. In diesem Artikel erfährst du, welche Unterschiede es zwischen den verschiedenen Modultypen gibt und wofür sich welcher Typ am besten eignet. 

Welche Solarzellen werden für die Module verwendet? 

Für die Herstellung von Solarmodulen werden im Wesentlichen drei Arten von Solarzellen verwendet: Zellen aus monokristallinem Silizium, Zellen aus polykristallinem Silizium und Zellen aus organischem Material. 

Monokristalline Solarmodule 

Monokristalline Solarmodule sind die leistungsstärksten Photovoltaik-Module. Ihr Wirkungsgrad von mehr als 20 % übertrifft im Schnitt die Leistung von polykristallinen PV-Modulen um rund 3–4 %. Außerdem haben sie meistens eine längere Lebensdauer und höhere Temperaturtoleranz.  

Sie sind besonders geeignet für Anwendungen, die eine hohe Energieausbeute auf begrenztem Raum erfordern, da sie eine größere Flächeneffizienz bieten. Darüber hinaus sind sie bei hohen Temperaturen und geringerer Lichteinstrahlung leistungsfähiger als polykristalline Module. 

Monokristalline Silizium-Solarzellen werden durch die “Czochralski-Methode” hergestellt. Dabei wird ein Silizium-Kristall bei hohen Temperaturen in ein Becken mit geschmolzenem und reinem Silizium gegeben. So entsteht ein Silizium-Einkristall, der auch als Ingot bezeichnet wird. Dieser Ingot wird in dünne Siliziumscheiben zerschnitten, welche anschließend für die Herstellung von Solarmodulen genutzt werden. 

Obwohl monokristalline Photovoltaikmodule im Vergleich zu anderen Modultypen mehr Kosten verursachen, können sie aufgrund ihrer höheren Effizienz und Langlebigkeit langfristig eine bessere Rendite erzielen. Sie sind somit die ideale Wahl für Anwender, die eine hohe Energieerzeugungsleistung und Zuverlässigkeit suchen und eignen sich für den Einsatz in privaten, gewerblichen sowie in industriellen Solaranlagen. 

Polykristalline Solarmodule 

Polykristalline Solarmodule haben im Vergleich zu monokristallinen Modulen eine etwas niedrigere Effizienz und Lebensdauer. Allerdings sind sie kostengünstiger und haben einen Wirkungsgrad von meist zwischen 13 und 18 %. Die Lebensdauer beträgt etwa 25 Jahre.   

Obwohl die Effizienz geringer ist, eignen sich polykristalline Solarmodule als verlässliche Option für Solaranlagen und bieten eine gute Balance zwischen Leistung und Preis. Sie sind besonders geeignet für den Einsatz an Wohngebäuden, Gewerbe- und Industrieanlagen und werden bevorzugt bei Projekten verwendet, bei denen das Budget wichtiger ist als der verfügbare Platz.  

Der niedrigere Wirkungsgrad ist auf die unterschiedliche Kristallstruktur zurückzuführen, die zu einer höheren Anzahl an Kristalldefekten und Leistungsverlusten führt. Polykristalline Silizium-Solarzellen werden anders gekühlt als monokristalline Zellen, wodurch sich mehrere Kristalle anstatt nur einem bilden. Diese Herstellungsmethode ist jedoch weniger energieintensiv und damit umweltfreundlicher.   

Obwohl polykristalline Photovoltaikmodule eine etwas geringere Effizienz und Lebensdauer als monokristalline Module aufweisen, sind sie eine kosteneffiziente und zuverlässige Option für viele Anwendungen. Bei ausreichendem Installationsplatz stellt dies eine Alternative für Anwender dar, die preiswertere Solarmodule suchen, ohne auf langfristige Leistung und Zuverlässigkeit verzichten zu müssen. 

Organische Solarzellen 

Organische Solarzellen verwenden anstelle von Silizium einen Halbleiter aus einer Kohlenwasserstoffverbindung, was ein breites Spektrum an Möglichkeiten bietet. Das Problem besteht jedoch darin, dass das Material einerseits ein breites Lichtspektrum aufnehmen soll, andererseits aber UV-Strahlung widerstehen muss, um die Langlebigkeit zu gewährleisten.  

Organische Solarzellen werden durch Aufdampfen des Halbleiters auf eine Trägerschicht hergestellt, wodurch die Herstellung einfach und preiswert ist. Der durchschnittliche Wirkungsgrad liegt aber noch unter 10 %, da die Entwicklung solcher Zellen erst in den Anfängen steckt. Die Technologie wird jedoch intensiv weiterentwickelt. In Anbetracht des geringen Gewichts und der hohen Flexibilität organischer Solarzellen ist es wahrscheinlich, dass sie sich langfristig als echte Alternative zu Silizium-Solarzellen durchsetzen werden.  

Aufgrund fehlender Praxiserfahrungen ist es allerdings noch nicht möglich, verlässliche Aussagen zur Langlebigkeit und Robustheit gegenüber Wettereinflüssen zu treffen. 

Weitere Unterscheidungen von Solarmodulen 

Neben den unterschiedlichen Halbleitermaterialien gibt es bei Solarmodulen auch noch weitere Unterscheidungen in der Solartechnik und der Sonnenenergiegewinnung. Diese Unterschiede können in verschiedenen Aspekten auftreten, darunter die Dicke der verwendeten Solarzellen, den Modulverbund, die Art der verwendeten Zellen oder wie Licht absorbiert wird. Was jede Art von Modul auszeichnet, wird in den folgenden Abschnitten genauer erklärt. 

Dünn- & Dickschicht-Solarmodule 

Dickschicht-Solarmodule nutzen im Vergleich zu herkömmlichen Solarzellen eine dickere Schicht aus lichtabsorbierendem Material. Dies sorgt dafür, dass sie robuster sind und höhere Temperaturen besser aushalten können, was ihre Haltbarkeit und Effizienz verbessert. Außerdem können sie mehr Sonnenlicht aufnehmen und in Strom umwandeln, was zu höheren Energieerträgen führt. Durch ihre robuste Konstruktion wiegen sie zwischen 15 und 25 Kilogramm.  

Dünnschicht-Solarmodule hingegen bieten besondere Vorteile durch ihre Leichtigkeit, Flexibilität und Anpassungsfähigkeit an unterschiedlichen Oberflächen. Sie bestehen aus einer dünnen Schicht halbleitendem Material, die auf ein Trägermaterial aufgebracht wird und wiegen maximal 10 Kilogramm. Im Vergleich zu Dickschicht-Modulen weisen sie jedoch einen niedrigeren Wirkungsgrad von rund 10 – 13 % auf. 

Glas-Folie Module & Glas-Glas Module 

Glas-Folie- und Glas-Glas-Module unterscheiden sich hauptsächlich durch die Anzahl der Glasschichten, die auf einer oder beiden Seiten des Solarmoduls angebracht sind. 

Die Solarzelle bei Glas-Folie-Solarmodulen wird von einer Glasschicht auf der Außenseite und einer Folie auf der Innenseite umgeben. Diese Module sind in der Regel flexibler und leichter als Glas-Glas-Module und können besser auf unebenen oder gebogenen Oberflächen installiert werden. Die Folie bietet weniger Schutz, was aber selten ein Problem darstellt, da die nach unten gerichtete Seite ohnehin relativ gut vor Witterungseinflüssen geschützt ist.  

Im Gegensatz dazu wird bei Glas-Glas-Solarmodulen die Solarzelle auf beiden Seiten von einer Schicht aus gehärtetem Glas umschlossen, was sie widerstandsfähiger gegen Witterungseinflüsse macht und somit zu einer längeren Lebensdauer führen kann. Daher lassen sie sich sehr gut in Fassaden integrieren, sind jedoch etwas schwerer als Glas-Folie-Module. 

Halbzellen- & Vollzellenmodule 

Halbzellen- und Vollzellenmodule unterscheiden sich nur in ihrer Zellstruktur. Vollzellenmodule bestehen aus Solarzellen, die durchgehend miteinander verbunden sind. Diese Zellen erzeugen in der Regel eine höhere Spannung und können somit höhere Leistungen erzielen. Darum eignen sich Vollzellenmodule gut für den Einsatz in großen Anlagen, wie Solarkraftwerken, weil sie eine hohe Effizienz gewährleisten und eine zuverlässige Stromversorgung bieten können. 

Halbzellenmodule bestehen aus Solarzellen, die aufgeteilt und separat miteinander verbunden sind. Dadurch werden elektrische Verluste reduziert, was zu höherer Effizienz und besserer Leistung bei schwachen Lichtverhältnissen führt. Halbzellenmodule sind für den Einsatz in kleineren Anlagen, wie zum Beispiel Wohngebäuden, geeignet und bieten hohe Leistung bei begrenztem Platzbedarf. 

Mono- & Bifaziale Solarmodule 

Monofaziale und bifaziale Solarmodule unterscheiden sich in ihrer Absorptionskapazität für Sonnenlicht. 

Monofaziale Solarmodule sind herkömmliche Solarmodule, bei denen eine Schicht aus Solarzellen auf einer Seite des Moduls angeordnet ist. Diese Module können nur direktes Sonnenlicht auf der Vorderseite des Moduls absorbieren und in Strom umwandeln. 

Bifaziale Solarmodule wiederum bestehen aus Solarzellen, die auf beiden Seiten des Moduls angebracht sind. Diese Module können sowohl das direkte Sonnenlicht auf der Vorderseite als auch das reflektierte Sonnenlicht von der Rückseite des Moduls absorbieren und in Strom umwandeln. Reflektiertes Sonnenlicht entsteht, wenn das Sonnenlicht auf einer reflektierenden Oberfläche auftrifft und zurückgeworfen wird. 

Bifaziale Solarzellen erzeugen damit eine höhere Energieausbeute, da sie das sonst verloren gegangene Sonnenlicht zusätzlich nutzen. Sie können in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, einschließlich der Stromerzeugung in Gebäuden sowie Freiflächenanlagen. 

Fazit 

Solarmodule gibt es in verschiedenen Ausführungen und Größen, um den unterschiedlichen Anforderungen und Anwendungen gerecht zu werden. Je nach Anforderung können Solarmodule auf unterschiedliche Weise hergestellt werden, um einen höheren Wirkungsgrad und eine bessere Leistung zu erzielen. 

Für welche man sich dann selbst entscheidet, hängt von den folgenden Kriterien ab: 

  • Wofür sollen die Module verwendet werden? 
  • Welcher Platz steht zur Verfügung? 
  • Welches Budget steht zur Verfügung? 

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Robert Jovanovic

Geschäftsführer Solarland Bayern SLB GmbH

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