Solarmodul: Alles, was Sie wissen müssen

Nachhaltigen Strom auf dem eigenen Dach erzeugen – das geht mit Solarmodulen, auch Photovoltaikmodule, PV-Module, Solarpanels oder Solarpaneele genannt. In jedem Solarmodul sind mehrere Solarzellen miteinander verbunden, die Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Aus mehreren Solarmodulen wird in Kombination mit einem Wechselrichter dann eine Photovoltaikanlage. 

Erfahren Sie in diesem Beitrag, wie Solarmodule aufgebaut, welche Solarmodule wir im Angebot haben, was Sie beim Kauf beachten sollten und Vieles mehr.  

Solarmodule – unsere Produkt-Highlights

SENEC bietet verschiedene Hochleistungs-Solarmodule an. Die Module werden laufend weiterentwickelt, um unter unterschiedlichsten Voraussetzungen optimale Erträge zu erzielen. 
 

Wie ist ein Solarmodul aufgebaut? 

Ein Solarmodul besteht aus mehreren Schichten, die so übereinander liegen, dass die empfindlichen Solarzellen im Inneren des Moduls optimal geschützt sind. Gleichzeitig muss gewährleistet sein, dass das Sonnenlicht gut durchdringen kann, um einen hohen Stromertrag zu ermöglichen.
 

Im Inneren des Solarmoduls sitzen die Solarzellen, die mittels Lötbändchen oder Kupferdrähten miteinander verschaltet sind. Sie sind von beiden Seiten in eine transparente Kunststoffschicht aus Ethylenvinylacetat (EVA) oder Polyolefin (PO) eingebettet. 

Auf der sonnenzugewandten Seite des Moduls schützt eine Glasscheibe die Solarzellen vor Witterungseinflüssen, Schmutz, Feuchtigkeit sowie vor mechanischer Belastung, etwa durch herabfallende Äste. 

Auf der Rückseite ist das Modul durch eine Kunststoffverbundfolie oder eine weitere Glasscheibe (bei Glas-Glas-Modulen) geschützt. 

Ein Aluminiumrahmen bietet Schutz beim Transport und bei der Montage. Am Aluminiumprofil des Rahmens befestigt man auch die Modulklemmen, die das Solarmodul auf dem Dach fixieren.

Auf der Rückseite der Module befindet sich zudem eine Anschlussdose, um die einzelnen Solarmodule miteinander zu verbinden bzw. an den Wechselrichter anzuschließen.  
 

Wie wird ein Solarmodul hergestellt? 

Die Herstellung von Solarmodulen verläuft weitestgehend automatisiert in großen Fabriken. Dabei werden die Schichten des Solarmoduls „von vorne nach hinten“ zusammengefügt:

1. Auf die Frontglasscheibe wird zunächst die Kunststofffolie (EVA-Folie) aufgelegt.
    
2. Darauf kommen die Solarzellen, die mit Lötbändchen zu sogenannten „Strings“ verbunden sind. Sobald diese auf der EVA-Folie richtig positioniert sind, werden die Querverbindungen und die Verbindung zur Anschlussdose gelötet.
    
3. Auf die verbundenen Solarzellen folgen eine weitere Lage EVA-Folie und die Rückseitenfolie. Dann werden die einzelnen Schichten bei 140 Grad Celsius laminiert und dadurch fest miteinander verbunden. 
    
4. Zum Schluss wird die Anschlussdose fest an der Rückseite des Moduls verklebt. Das fertige Solarmodul wird schließlich mit einem Aluminiumrahmen eingefasst.
    

Technische Merkmale von Solarmodulen

Heute gibt es unzählige Anbieter für Solarmodule, die sich in ihrer Bauweise, Leistung und Qualität unterscheiden. Allerdings gibt es einige technische Standards, denen fast alle Hersteller folgen und die die Module vergleichbar machen.

In Bezug auf die technischen Merkmale ist es wichtig, dass Sie Folgendes bedenken: Solarmodule sind ein hochgradig standardisiertes, ausgereiftes Technologieprodukt welches in Massenfertigung hergestellt wird. In regelmäßigen, kürzer werdenden Abständen erhöhen sich sowohl die Modulleistungen als auch die Abmessungen. Das liegt in jüngster Vergangenheit insbesondere an der Vergrößerung der Solarzellen.
 

Leistung von Solarmodulen

Die Leistung von Solarmodulen wird in Watt Peak (Wp) angegeben. Diese Angabe bezieht sich auf die Spitzenleistung (Peak = Spitze) eines Moduls unter standartisierten Laborbedingungen. Auf dem Dach montierte Solarmodulen erreichen daher nur selten und nur für kurze Zeit ihre Peak-Leistung. Die Angabe Wp dient vor allem dazu, die Leistung unterschiedlicher Solarmodule miteinander vergleichbar zu machen.

Weitere Faktoren für die Leistung von Solarmodulen

Neben der Spitzenleistung, auch Nennleistung genannt, gibt es noch weitere Faktoren, die die tatsächliche Stromausbeute eines Solarmoduls beeinflussen:
 

• Ausrichtung der Module: Optimal ist eine Ausrichtung nach Süden, bei einer Ausrichtung nach Ost und West können jedoch über den Tagesverlauf gleichmäßigere Erträge erzielt werden – gut für einen möglichst hohen Eigenverbrauch. Unter Berücksichtigung der aktuell sehr niedrigen Preise für PV-Module, kann sogar eine Belegung der Nordseite in Betracht gezogen werden.
   
• Neigung zur Sonne: Je nach Standort ist in Deutschland üblicherweise ein Neigungswinkel von 30 bis 40 Grad optimal.
   
• Verschattung: Gauben, Bäume, Schornsteine oder hohe Nachbargebäude können Schatten auf die Module werfen und die PV-Leistung reduzieren.
   
• Qualität der Solarmodule
   

Ausführliche Informationen dazu, wie sich die Leistung von Solarmodulen auf dem Dach optimieren lässt, finden Sie in unserem Beitrag Leistung von Solarmodulen. 
 

Welche Arten von Solarmodulen gibt es?

Noch vor einigen Jahren waren polykristalline Solarmodule in Deutschland weit verbreitet Mittlerweile haben sich monokristalline Module durchgesetzt. Ihr Aufbau ist der gleiche, der Unterschied liegt in der Fertigung der Zellen, was Auswirkungen auf den Wirkungsgrad hat.

Polykristalline Solarmodule

Für polykristalline Solarzellen wird reines Silizium aufgeschmolzen und zu einem Block abgekühlt, der dann in einzelne Scheiben, die sogenannten Wafer, geschnitten wird. Sie sind in der Herstellung günstig, haben aber einen vergleichsweise geringeren Wirkungsgrad von 14–20 %.

Monokristalline Solarmodule

Die Wafer für monokristalline Solarzellen werden aus einem einzigen, aufwendig gezüchteten Siliziumkristall geschnitten. Das Verfahren ist teurer, der Wirkungsgrad dafür aber mit 16–24 % deutlich höher.

Solarmodule mit Halbzellen-Technologie

Sowohl bei polykristallinen als auch bei monokristallinen Zellen lässt sich eine Steigerung des Wirkungsgrads durch die Halbzellen-Technologie erreichen. Dafür werden herkömmliche Solarzellen halbiert: Ein Modul enthält dann beispielsweise 120 statt 60 Solarzellen. Das reduziert die Leistungsverluste und erhöht damit den Wirkungsgrad. Die Effizienz lässt sich um rund 5 % im Vergleich zu Vollzellenmodulen steigern.

Solarmodule mit PERC-Technologie

Um auch in lichtschwachen Tagesstunden die Erträge zu optimieren, hat sich bei modernen Solarmodulen die PERC-Technologie (Passivated Emitter and Rear Cell) durchgesetzt. Dabei bekommt die Rückseite der Module eine spezielle Beschichtung, die einen Teil des Lichts wieder in die Zelle zurückreflektiert. Dies kann den Wirkungsgrad nochmals um 1 % steigern.

Dünnschicht-Solarmodule

Hierbei handelt es sich um Module, bei denen ein hauchdünnes Absorbermaterial auf ein Trägermaterial abgeschiedene wird. Das Trägermaterial kann hierbei ein sehr leichtes und flexibles sein, wodurch sich Dünnschichtmodule auch auf unebenen Oberflächen und Flächen mit geringer Tragkraft installieren lassen, was eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten mit sich bringt. Allerdings ist der Modulwirkungsgrad mit nur 10–14 % deutlich geringer und somit im herkömmlichen privaten Aufdachbereich kein Standard.

Welche Arten von Solarmodulen können wir empfehlen?

Idealweise entscheiden Sie sich für Solarmodule mit monokristallinen PERC-Halbzellen, die Leistung und Langlebigkeit optimal verbinden. Bei SENEC.Solar finden Sie sowohl ein Hochleistungsmodul als auch ein All-Black-Modul.
 

Besondere Designs von Solarmodulen 

Klar, eine Photovoltaikanlage soll zunächst einmal Strom erzeugen. Aber auch in der Ästhetik sind kaum Grenzen gesetzt – Wissenschaftler*innen und Architekt*innen entwickeln stetig neue innovative Produkte.

• Solardachziegel sind häufig kleiner dimensionierte Glas-Glas Module, welche kompatibel mit herkömmlichen Ziegeln sein können, teilweise aber auch komplett eigenständige Systeme darstellen. Sie werden anstatt herkömmlicher Dacheindeckung verwendet. Damit ermöglichen sie die Energieerzeugung zum Beispiel auf Schieferdächern, im Denkmalschutz oder im Bereich optisch höchster Ansprüche.
   
• Halbtransparente Glas-Glas-Module überdachen Terrassen, Parkplätze und zunehmend auch landwirtschaftliche Flächen. Sie vereinen Stromerzeugung und Sonnenschutz mit hohen ästhetischen Ansprüchen.
   
• Flexible Solarmodule oder Solarfolien passen sich der Form der jeweiligen Oberfläche an, beispielsweise auf Fahrzeugen, Camping-Anhängern oder Booten.
   
• Fassaden-Photovoltaik bietet großes Potenzial für die Stromerzeugung an Gebäuden. Auch wenn die Erträge bei den senkrecht angebrachten Solarmodulen etwas geringer sind, können sie beispielsweise an Bürogebäuden die dort benötigte Energie erzeugen – ein Hingucker ist Photovoltaik an der Fassade in jedem Fall. 
   

Komplettanlagen aus einer Hand kaufen

Für die meisten Hausbesitzer*innen ist es ein Vorteil, alle Komponenten ihrer Photovoltaikanlage (Solarmodule, Wechselrichter, Kabel, Dachbefestigung und gegebenenfalls Stromspeicher) als Komplettpaket zu planen, zu kaufen und installieren zu lassen. So stellen sie sicher, dass die Anlage optimal auf die baulichen Gegebenheiten und auf ihre Anforderungen abgestimmt ist.

Aber auch über die Haushaltsversorgung hinaus kann eine Solaranlage die persönliche Energiewende voranbringen: Durch die Anbindung einer Wallbox, einer Wärmepumpenheizung oder einer Klimaanlage wird Ihre Energieversorgung zunehmend nachhaltiger, unabhängiger und zukunftsfähiger. Mehr über die Vorteile einer PV-Anlage aus einer Hand erfahren Sie in unserem Beitrag Photovoltaikanlage im Komplettpaket.
 

Was bedeutet die Degradation?

Als Degradation bezeichnet man den alterungsbedingten Leistungsabfall bei Solarmodulen. Dieser geht sehr langsam vor sich, ist aber durchaus messbar. Kristalline Module verlieren zwischen 0,2 und 0,6 Prozent jährlich an Leistung, bei Dünnschichtmodulen sind es zwischen 0,5 und einem Prozent. Darauf beruht auch die Leistungsgarantie der Hersteller, die eine Leistung von mindestens 90 % nach zehn Jahren und über 80 % nach zwanzig Jahren versprechen.

Was beeinflusst die Degradation von Solarzellen?

Die hauptsächliche Ursache für die Degradation ist die Witterung, der die Solarmodule auf dem Dach ganzjährig ausgesetzt sind. Temperaturschwankungen, UV-Strahlung, Feuchtigkeit, mechanischer Stress durch Schneelast, Hagel und Wind, aber auch Verschmutzungen beschleunigen den Alterungsprozess. Ob die regelmäßige Reinigung der PV-Anlage notwendig ist, erfahren Sie in unserem Beitrag Photovoltaik-Reinigung. Hinzu kommt eine Anfangsdegradation von 1 bis 2 Prozent direkt nach der Inbetriebnahme, die jedoch schon in der Berechnung der Modulleistung einkalkuliert ist.

Dennoch sollten PV-Anlagenbesitzer*innen die Erträge hin und wieder kontrollieren, um bei einem plötzlichen Leistungsabfall reagieren zu können.  

Gibt es intelligente Solarmodule?

Sogenannte „smarte Solarmodule“ beinhalten einen Leistungsoptimierer, der bei Verschattungen dafür sorgt, dass die restlichen Module eines Strangs weiterhin optimale Erträge bringen. Die Methode wird als Maximum Power Point Tracking, MPP-Tracking oder MPPT bezeichnet. Auch in speziellen Solarwechselrichtern kann die Technologie verbaut sein. 

Neben der Leistungsoptimierung auf Modulebene können smarte Solarmodule aber auch sicherheitsrelevante Funktionen integriert haben. So ist beispielsweise eine permantene Modulüberwachung mitsamt Modulabschaltung in Fehlerfällen möglich.

Recycling von Solarmodulen

Solarmodule sind robust und äußerst langlebig. Wenn sie schließlich nach 25–30 Jahren das Ende ihrer Leistungsfähigkeit erreicht haben, lassen sich bis zu 95 Prozent der verbauten Materialien wiederverwenden. Die Entsorgung von Solarmodulen ist für die Kund*innen kostenlos, für die Demontage und den Transport können jedoch Kosten anfallen.

In Deutschland ist der Ausbau der Photovoltaik mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) im Jahr 2000 erst richtig ins Rollen gekommen. Der Aufbau von Recycling-Kapazitäten erfolgte dann einige Jahre später. SENEC arbeitet mit dem Unternehmen take-e-way zusammen. Mehr zum Thema Recycling von Solarmodulen lesen Sie in unserem Beitrag Recycling und Entsorgung von Photovoltaikanlagen.