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Solarmodule im Vergleich: Welches Modul lohnt sich für meine Solaranlage?

Wie funktionieren Solarmodule? Welche Modularten gibt es? Welche Module lohnen sich für meine Solaranlage?

Das Herzstück einer Photovoltaikanlage bilden die häufig rechteckigen Solarmodule, in denen vielfach 48 Zellen (8 Zellen hoch, 6 breit, ca. 1 x 1,33 m), 60 Zellen (10 Zellen hoch, 6 breit, ca. 1 x 1,66 m) oder 72 Solarzellen (12 Zellen hoch, 6 breit, ca. 1 x 2 m) zusammengeschaltet sind. Am häufigsten werden Solarmodule auf Basis von mono- und polykristallinem Silizium installiert. Die typische Leistung variiert zwischen rund 250 Watt bis 300 Watt pro Solarmodul.

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Aufbau von Solarmodulen

Solarmodule sind schichtweise aufgebaut. Die oberste Schicht ist immer eine Glasscheibe, die das Modul vor äußeren Einflüssen schützt. Dann folgt die obere Einbettfolie aus Kunststoff - häufig aus EVA (Ethylenvinylacetat) - oder aus Gießharz, die die Solarzellen einkapselt und vor Feuchtigkeit schützt. Dann folgen bereits die eigentlichen Solarzellen, die über Lötbänder in Reihen miteinander verbunden sind. Darunter folgt eine weitere Einbettfolie und zuletzt eine Kunststofffolie oder eine Glasplatte. Eingefasst sind Solarmodule in einem Aluminiumrahmen, der dem Solarmodul Stabilität verleiht, vor mechanischen Einwirkungen schützt und Befestigungsmöglichkeiten für die Montage des Moduls bietet.

Glas-Folie-Solarmodule

Solarmodule werden in verschiedenen Ausführungen hergestellt. Vielfach werden jedoch sogenannte Glas-Folie-Module eingesetzt, die vergleichsweise leicht und gut zu montieren sind. Bei Glas-Folie-Modulen befinden sich die Solarzellen hinter einer Glasscheibe aus hoch transparentem gehärtetem Glas auf der Vorderseite und sind eingebettet in ein glasklares Kunststoffmaterial. Auf der Rückseite befindet sich zum Schutz des Moduls eine stabile Tedlarfolie, auf die die Dose für den elektrischen Anschluss befestigt wird.

Glas-Glas-Solarmodule

Ein Glas-Glas-Solarmodul ist hingegen sowohl auf der Vorder- als auch der Rückseite mit einer Dünn-Glasscheibe geschützt. Aufgrund der höheren Festigkeit und der Möglichkeit, diese Solarmodule auch teiltransparent zu fertigen, kommen sie vielfach als Bauteil in der Fassade oder als Dachelement zum Einsatz. Zudem weisen Glas-Glas-Solarmodule eine höhere Lebensdauer auf, da sie im Gegensatz zu Glas-Folien-Solarmodulen auf der Rückseite weniger anfällig für äußere Umwelteinflüsse sind.

Weitere Informationen zum Aufbau von Solarmodulen

Solarmodularten nach Zelltyp

Die in Solaranlagen am häufigsten eingesetzten Module sind kristalline Photovoltaikmodule. Wesentlich seltener kommen sogenannte Dünnschicht-Module zum Einsatz. Kristalline Solarmodule unterscheidet man weitergehend in polykristalline und monokristalline PV-Module. Während die Solarzellen polykristalliner Module aus vielen kleinen Einzelkristallen bestehen, werden monokristalline Solarmodulzellen nicht gegossen, sondern aus einem durchgehenden Kristall hergestellt. Bei der Verarbeitung zu Solarmodulen durchlaufen polykristalline und monokristalline Zellen jedoch dieselbe Waferprozessierung.

Polykristalline Solarmodule

Polykristalline Solarmodule weisen einen niedrigeren Wirkungsgrad (etwa 15 Prozent) als monokristalline Solarmodule auf, sind dafür jedoch auch etwas günstiger, da weniger reines Silizium verwendet wird. Charakteristisch ist, dass polykristalline Solarzellen quadratisch sind, bläulich wirken und bei der Herstellung weniger Abfälle anfallen. Somit weisen polykristalline Solarmodule eine etwas bessere Ökobilanz auf. Polykristalline Solarmodule werden ebenso häufig eingesetzt wie monokristalline Solarmodule, kommen aber aufgrund ihres geringeren Wirkungsgrades eher bei größeren PV-Anlagen zum Einsatz, bei denen die Flächenausnutzung nicht primär die Wirtschaftlichkeit beeinflusst.

Multikristallines 275 Watt Solarmodul Honey Plus (links) und 285 Watt monokristallines Solarmodul Honey M Plus (rechts) mit jeweils 60 Solarzellen von Trina Solar (Foto: Trina Solar Limited)
Multikristallines 275 Watt Solarmodul Honey Plus (links) und 285 Watt monokristallines Solarmodul Honey M Plus (rechts) mit jeweils 60 Solarzellen von Trina Solar (Foto: Trina Solar Limited)

Monokristalline Solarmodule

Monokristalline Solarmodule weisen einen höheren Wirkungsgrad als polykristalline Module auf, sind dafür aber auch teurer. Dies liegt an der aufwendigeren Herstellung, bei der reinkristalline Stäbe aus einer Siliziumschmelze gezogen und anschließend in dünne, quadratische Scheiben mit abgerundeten Ecken - sogenannte Wafer - zersägt werden.

Monokristalline Solarmodule schimmern Dunkelblau bis Schwarz und kommen wegen ihres höheren Wirkungsgrades eher dort zum Einsatz, wo nur eine geringe Dachfläche zur Verfügung steht. Bei diffusem Licht oder einer nicht direkt nach Süden ausgerichteten Anlage kann es jedoch zu Leistungseinbußen kommen.

Das IBC SoloSol 95 CS Mono besteht aus 36 monokristallinen PV-Zellen und eignet sich vor allem für kleinere PV-Systeme zur autarken Versorgung von z. B. Gartenhäusern oder Berghütten. (Foto: IBC SOLAR)
Das IBC SoloSol 95 CS Mono besteht aus 36 monokristallinen PV-Zellen und eignet sich vor allem für kleinere PV-Systeme zur autarken Versorgung von z. B. Gartenhäusern oder Berghütten. (Foto: IBC SOLAR)

Dünnschicht Module

Bei Dünnschichtmodulen unterscheidet man a-Si-Dünnschichtmodule aus amorphem Silicium, CSG Dünnschichtmodule aus Silizium (Crystalline Silicon on Glas), Dünnschichtmodule aus Cadmiumtellurid (CdTe) und CIS bzw. CIGS Dünnschichtmodule aus Kupfer-Indium-Selen bzw. aus Kupfer-Indium-Gallium-Schwefel Verbindungen.

Dünnschichtmodule bestehen im Gegensatz zu kristallinen Module nicht aus miteinander verlöteten, einzelnen Solarzellen. Bei Dünnschicht-Modulen werden hingegen Halbleiter als dünne Schicht auf Glas, Kunststoff oder Metall aufgedampft. Die Dünnschichtzellen werden ebenfalls in Reihen miteinander verbunden.

Cadmium Tellurid (CdTe)-Dünnschichtmodul CX von Calyxo. (Foto: Calyxo GmbH)
Cadmium Tellurid (CdTe)-Dünnschichtmodul CX von Calyxo. (Foto: Calyxo GmbH)

Weitere Informationen zu Arten von Solarmodulen

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Spezielle Solarmodularten im Überblick

Neben den vorgenannten Solarmodulen gibt es noch eine Reihe spezieller Solarmodularten, die für unterschiedliche Anwendungen konzipiert wurden.

Lichtdurchlässige Solarmodule

Transparente und halbtransparente (semitransparente) Solarmodule werden vielfach als bauliche (Stil-)elemente als Überdachung oder in Fassaden integriert. Sie erzeugen so nicht nur Strom, sondern dienen überdies als Gestaltungelement, das Schatten spendet und so den Kühlaufwand von Gebäuden reduzieren hilft. Häufig werden transparente Solarmodule individuell entsprechend der gewünschten Form, Farbe, Grad der Lichtdurchlässigkeit und Tragfähigkeitsanforderungen bei z. B. Überkopfeinsatz angefertigt. Dabei werden die Module in Glas (siehe Glas-Glas-Module) oder in transparentes Tedlar eingebettet oder in EVA oder PVB einlaminiert. In transparenten Solarmodulen kommen sowohl monokristalline, polykristalline als auch Dünnschichtzellen zum Einsatz.

Hybride (PVT) Solarmodule

Sogenannte Hybridmodule produzieren nicht nur Solarstrom, sondern sind so konzipiert, dass auch die anfallende Abwärme der Module dem Heizungssystem zur Verfügung gestellt wird. Daher werden hybride Module auch als Photovoltaik-Thermie-Module (PVT-Module) bezeichnet. Um die Wärme nutzbar zu machen, besitzen Hybridmodule auf ihrer Rückseite einen komplexeren Aufbau. Dabei unterscheidet man grundsätzlich zwischen abgedeckten und unabgedeckten PVT-Modulen. Das unabgedeckte Hybridmodul ist dabei auf einen hohen PV-Stromertrag ausgelegt, während das abgedeckte PVT-Modul mit einer Glasscheibe versehen ist, um möglichst viel Solarwärme zu erzeugen. 

Hier sehen Sie eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips des SOLINK PVT-Solarmoduls zur Solarstrom- und Solarwärmegewinnung für Wärmepumpen
Mit dem SOLINK PVT-Solarmodul kann auf der Oberseite Solarstrom und auf der Unterseite thermische Energie für die Wärmepumpe über eine Luftwärmetauscherfläche sowie über die Modul-Abwärme gewonnen werden. (Fotos: Consolar Solare Energiesysteme GmbH)

Halbzellen ("Half-Cut") Module

Halbzellen-Solarmodule basieren auf „normal“ großen Solarzellen, die in zwei gleich große, halbe Zellen geteilt wurden. Dabei wird das Modul in zwei „Zwillings“-Hälften geteilt, bei denen die Solarzellen in Reihe geschaltet und die Zellen in mehreren Strings segmentiert werden. Die beiden Hälften werden dann in der Mitte parallel geschaltet und ergeben dann ein Modul mit doppelt so vielen „Halb“-Zellen ("Half-Cut").

Der Leistungsanstieg ist hauptsächlich auf die Verringerung der Widerstandsverluste zurückzuführen, was durch die Halbierung des Zellenstroms erreicht wird. Auch der sogenannte „Wassertropfen-Effekt“ spielt eine wichtige Rolle, denn der zusätzliche weiße Raum zwischen den Zellen verstärkt Reflexionen innerhalb des Laminats, und verbessert somit die Lichtnutzung der Solarzellen.

Monokristallines Splitmax TSM-DE14H(II) Halbzellenmodul 144 Zellen Modul und 350 bis 380 Watt. (Fotos: Trina Solar)
Monokristallines Splitmax TSM-DE14H(II) Halbzellenmodul 144 Zellen Modul und 350 bis 380 Watt. (Fotos: Trina Solar)

Einsatz von Solarfolien

Solarfolien sind eine spezielle Solarmodulart. Im Gegensatz zu normalen Solarmodulen sind sie jedoch nicht in einen Rahmen gefasst, der starr montiert wird, sondern sind sehr dünn und biegsam und können aufgrund ihres geringen Gewichts in Fahrzeugen, in elektronischen Geräte, auf Textilien oder auch als Bauteile (siehe BIPV-Module) ohne Tragfähigkeitsanforderungen eingesetzt werden. Solarfolien werden im einfachsten Fall mit einem speziellen Kleber verlegt. Dieser sehr einfachen Handhabbarkeit steht jedoch ein noch relativ geringer Wirkungsgrad von etwa 5% bis 7% gegenüber.

Hier wurden die organischen Solarfolien HeliaFilm in der Fassade und in Fenster integriert. (Foto: Heliatek GmbH)
Hier wurden die organischen Solarfolien HeliaFilm in der Fassade und in Fenster integriert. (Foto: Heliatek GmbH)

Weitere Informationen zu speziellen Solarmodularten

Auswahl von Solarmodulen

Bei der Auswahl von Solarmodulen für die eigene PV-Anlage müssen viele technische als auch wirtschaftliche Parameter beachtet werden. Daher sollte die Solaranlage immer als Ganzes unter den individuellen Bedingungen von einem Fachbetrieb geplant und auch umgesetzt werden.

Leistung und Wirkungsgrad

Bei der Auswahl der Solarmodule spielt ihre PV-Leistung in Wp (Watt Peak) oder kWp (Kilowatt Peak) eine entscheidende Rolle. Die englische Bezeichnung "peak" macht deutlich, dass der angegebene Wert die höchstmögliche Leistung des Solarmoduls (Nennleistung) angibt. Daher kann diese Angabe nur als Orientierung dienen und sollte immer mit den in der Praxis erreichbaren Leistungswerten verglichen werden. Neben der Dachausrichtung und weitere vom Modul unabhängigen Standortfaktoren gibt es aber auch vom Modul abhängige Leistungsunterschiede, die sich gerade bei Teilverschattungen oder unter verschiedenen Temperatureinflüssen in unterschiedlichen Wirkungsgraden des Solarmoduls zeigen.

Preis- und Kostenvergleich

Die Preise für Solarmodule unterscheiden sich hauptsächlich je nach Herkunft, Technologie und der Menge, die man bestellt. Deutsche Solarmodule sind dabei immer noch etwas teurer als Module aus chinesischer Produktion. Beim Preisvergleich nach den im Modul verbauten Solarzellen zeigt sich, dass kristalline Solarmodule rund 10 Cents pro Watt peak günstiger sind als Dünnschichtmodule. Am deutlichsten lässt sich allerdings bei der Bestellmenge sparen. So sind bei Abnahme einer Palette bereits Preisnachlässe pro Modul von rund 15% möglich.

Tabelle 1: Durchschnittliche Solarmodul-Preise auf dem europäischen Spotmarkt (Quelle: pvXchange / Stand: Juli 2018)
Modulklasse Beschreibung Modulpreise pro Wattpeak
Low Cost Minderleistungsmodule, B-Ware, Insolvenzware, Gebrauchtmodule (kristallin), Produkte mit eingeschränkter oder ohne Garantie 0,21 Euro/ Wattpeak
Mainstream Module mit üblicherweise 60-Zellen, Standard-Alurahmen, weißer Rückseitenfolie und 260 Wp bis 280 Wp 0,32 Euro/ Wattpeak
High Efficiency Kristalline Module ab 285 Wp, mit Cello-, PERC-, HIT-, N-Type- oder Rückseitenkontakt-Zellen oder Kombinationen daraus 0,40 Euro/ Wattpeak
All Black Modultypen mit schwarzer Rückseitenfolie, schwarzem Rahmen und einer Nennleistung  zwischen 200 Wp und 320 Wp 0,42 Euro/ Wattpeak

Tipps zum Modul-Vergleich

Bei der Auswahl von Solarmodulen spielen aber nicht die Leistung bzw. der Wirkungsgrad und die Modul-Preise eine Rolle, sondern auch viele andere Faktoren. So sind insbesondere für die Lebensdauer eines Moduls Test- und Prüfsiegel für deren Wetterfestigkeit bei Hagel, Wind und Schneelasten zu beachten. Zudem sind bei der Auswahl die Garantiebedingungen miteinander zu vergleichen. So können sich günstige Solarmodule mit einer Leistungsgarantie über 20 Jahre im Vergleich zu etwas weniger kostengünstigen Modulen, die aber eine Leistungsgarantie von 30 Jahren aufweisen, insgesamt als teurer erweisen.

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"Die wichtigsten Solarmodule im Vergleich" wurde am 15.07.2018 das letzte Mal aktualisiert.