Module

Monokristallin, Polykristallin und Amorph

Immer wieder tauchen die Wörter monokristallin , polykristallin und amorph im Bereich der Photovoltaik auf. Hierbei handelt es sich um unterschiedliche Zelltypen (Module) mit unterschiedlichen Kosten und Eigenschaften.

Monokristallin (einkristallig)
Modulart: Monokristallin

Monokristallin

Monokristalline Solarzellen sind die Spitze der konventionellen Zelltypen.

Zur Herstellung werden einkristalline Stäbe benötigt. Diese werden aus einer Siliziumschmelze “gezogen”. Als sehr homogene und effiziente Einheit, bieten solche zylinderförmigen Kristalle einen hohen Wirkungsgrad (13%-15%). In der Weiterverarbeitung wird der Silizium-Zylinder in dünne Scheiben geschnitten, welchen nebeneinander gesetzt ein Modul ergeben. Erkennen kann man solche Zellen an Ihrer schwarzen Oberfläche und der eindeutig runden Zellaufteilung

Anwendung finden diese Zellen wenn hohe Leistung auf kleinem Platz gewünscht ist. (125-143 Wp/qm)

Polykristallin (vielkristallig)
Modulart: Polykristalin

Polykristalin

Eine preisgünstigere Alternative zu den monokristallinen Zellen bieten die polykristallinen Verwandten.Das Herstellungsverfahren ist bei weitem nicht so aufwendig doch der Wirkungsgrad leidet darunter (11%-13%).

Zunächst wird das Silizium verflüssigt und anschließend in Blöcke gegossen. Beim Abkühlen entstehen verschiedene Kristallstrukturen welche durch sogenannte “Korngrenzen” von einander getrennt sind.

Nach dem Erstarren werden die Blöcke in Scheiben geschnitten und wie bei den monokristallinen Zellen nebeneinander gesetzt.

Bei dieser Art von Modul entstehen keine Lücken, da die Scheiben eine viereckige Form haben. Ein bläuliches Schimmern ist das Merkmal für polykristalline Zellen .Alles in allem hat dieser Zelltyp ein gutes Preis-/Leistungs-Verhältnis.

 Amorph (Dünnschicht)
Modulart: Amorph

Amorph

“Amorph” kommt aus dem Griechischen und bedeuten “ohne Gestalt“

Durch schnelles Abkühlen hat das Silizium keine Chance eine geordnete Struktur anzunehmen und bildet ein unregelmäßiges Muster.

Diese Siliziumschicht wird hauchdünn (<1 µm) auf die Glasplatte aufgetragen. Das ist 1.000 mal dünner als ein durchschnittliches Blatt Papier.

Durch den geringen Materialaufwand sind auch die Kosten für diese dunkelbraunen  Modul geringer als bei den beiden anderen Typen.

Aber auch der Wirkungsgrad ist der geringste von allen (6%-8%).

Schon lange werden solche Zellen für Kleinanwendungen wie Taschenrechner genutzt.

Doch heute bieten sie auch als Einspeisungsanlage viele Vorteile:

Durch die niedrigen Produktionskosten  sind die Anschaffungskosten schneller wieder amortisiert als bei den beiden anderen Zelltypen. Außerdem haben sie auch noch einen relativ hohen Ertrag bei diffusen Licht und geringer Dachneigung.

Da diese Zellen natürlich mehr Platz pro kWp benötigen, bieten vor allem größere Dachflächen meist lukrative Einsatzmöglichkeiten.

Kristalline Solarzellen

Kristalline Siliziumsolarzellen gibt es bereits seit über 50 Jahren. Daher gilt die Technik als ausgereift – denn durch Langzeiterfahrungen ist inzwischen belegt, dass die Module haltbar für Jahrzehnte sind. Auch die Hersteller geben 20-jährige Leistungsgarantien, wonach Solarzellen auch dann noch 80 bis 90 Prozent ihrer ursprünglichen Leistung bringen sollen. Unterschieden wird zwischen monokristallinen und polykristallinen Solarzellen. Letztere haben einen geringfügig schlechteren Wirkungsgrad, sind aber etwas preiswerter. Kristalline Solarzellen eignen sich ideal für kleinere Anlagen, wie sie typischerweise auf Einfamilienhäusern vorzufinden sind. Um eine Nennleistung von einem Kilowatt/Peak (kWp) zu erreichen, ist nach Angaben des Fachportals Solarfoerderung.de eine Dachfläche von etwa acht bis neun Quadratmetern notwendig. Eine typische Solaranlage mit vier bis sechs kWp passt auf die meisten Dächer und ist ausreichend, um den gesamten Strombedarf eines Vier-Personen-Haushalts zu erzeugen. Allerdings nur theoretisch, denn tagsüber im Sommer wird ein Überschuss produziert, der an den Netzbetreiber verkauft werden kann, während im Winter und nachts Strom zugekauft werden muss.

Dünnschichtmodule

Dünnschicht-Solarzellen sind erst seit einigen Jahren auf dem Markt. Bei diesen Modulen wird das Silizium – oder auch alternatives Material – aufgedampft, die Schicht ist deshalb erheblich dünner als bei kristallinen Solarzellen. Die Dünnschicht-Technologie hat Vor- und Nachteile. Solche Module sind deutlich preiswerter als kristalline Solarzellen. Andererseits ist der Wirkungsgrad auch deutlich geringer. Dünnschicht-Module eignen sich daher vor allem für größere Anlagen, wenn viel Platz vorhanden ist und der Solarstrom wegen der für Großanlagen niedrigeren Einspeisevergütung günstig produziert werden soll. Typischerweise sind das Freilandanlagen oder auch Anlagen auf größeren Dachflächen wie etwa Industriehallen.

Übersicht Wirkungsgrade

MaterialWirkungsgrad in % unter LaborWirkungsgrad in % unter Real
Monokristallines Silizium (Dickschicht)Etwa 24Etwa 13
Polykristallines Silizium (Dickschicht)Etwa 1813 bis 15
Amorphes Silizium
(Dünnschicht)
Etwa 1305 bis 07

Einzelne Solarzellen werden zu größeren Einheiten miteinander verschaltet, um verschiedene Leistungen bereitstellen zu können. Die miteinander verschalteten Solarzellen werden meist in transparentem Ethylen-Vinyl-Acetat eingebettet, mit einem Rahmen aus Aluminium oder Edelstahl versehen und frontseitig transparent mit Glas abgedeckt.

Die typischen Nennleistungen solcher Solarmodule liegen zwischen 10 Wpeak und 100 Wpeak. Die Kenndaten der Solarmodule beziehen sich auf die Standardtestbedingungen von 1000 W/m² Sonneneinstrahlung bei 25 °C Zelltemperatur.

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