Transparente Solarmodule: Der neue Standard auf Privatdach- und auf Freiflächenanlagen?
Mittlerweile findet man immer mehr bifaziale Solarmodule, auch im privaten Aufdachbereich. Doch lohnt sich diese Technologie auch als Erweiterung für Ihre bestehende Photovoltaikanlage? Woher der Trend kommt und welche konkreten Vorteile bifaziale Module für Ihr Zuhause bieten, klären wir in diesem Beitrag.
Was sind transparente Solarmodule?
Als transparente Solarmodule bezeichnet man Solarpanels, bei denen sowohl die Vorder- als auch die Rückseite aus transparentem Glas besteht. Die einzelnen Solarzellen sind, je nach Modultyp, mit mehr oder weniger Abstand zueinander angeordnet. So kann das Tageslicht durch die Zwischenräume der Module und durch die Modulränder fallen. Die Solarzellen selbst sind nicht lichtdurchlässig
Wie sind transparente Solarmodule aufgebaut?
Transparente Solarmodule sind im Grunde genauso aufgebaut wie konventionelle Solarmodule – mit dem entscheidenden Unterschied, dass sie statt einer Kunststoff-Rückseitenfolie eine Rückseite aus Glas haben. An transparenten Rückseitenfolien wird derzeit noch geforscht, bisher haben sie sich allerdings noch nicht in der Masse durchgesetzt, da Doppelglas-Module weitere Vorteile, als die reine Transparenz, bieten.
Wir auf der Grafik zu sehen, setzt sich ein transparentes Solarmodul aus den folgenden Schichten zusammen:
- Im Inneren des transparenten Moduls sitzen die Solarzellen, die in sogenannten Strings miteinander verschaltet sind. Ihr Abstand zueinander kann etwas größer als bei konventionellen Solarmodulen sein, damit mehr Licht durch die Zwischenräume fallen kann. Das findet man häufiger bei PV-Modulen für den Agri-PV Bereich.
- Wie bei farbigen Solarmodulen sind die Solarzellen von beiden Seiten in ein dünnes, ebenfalls lichtdurchlässiges Trägermaterial eingeschweißt. Diese Einbettungsschicht kann aus Silikon, Polyvinylfluorid (PVF), Ethylenvinylacetat (EVA) oder Polyvinylbutyral (PVB) bestehen und dient dem Schutz der Solarzellen und der Kontakte.
- Die Vorderseite des Solarmoduls wird mit einer dünnen Schicht aus gehärtetem Glas abgeschlossen. Auch die Rückseite besteht aus einer dünnen, bruchsicheren Glasschicht.
- Je nach Modultyp sind transparente Solarmodule zusätzlich in einen Metallrahmen eingefasst. Es gibt aber auch rahmenlose Glas-Glas-Module, welche aber für den Standard-Aufdachbereit nicht geeignet sind, da die Befestigungsmöglichkeit fehlt.
Sind transparente Solarmodule und Glas-Glas-Solarmodule das gleiche?
Transparente Solarmodule sind aktuell immer Glas-Glas-Module, da nur eine Vorder- und Rückseite aus Glas lichtdurchlässig ist. Transparente Glas-Folien-Module sind noch nicht marktüblicher Standard. Allerdings sind nicht alle Glas-Glas-Module in gleichem Maße transparent. Die Lichtdurchlässigkeit hängt von der Anordnung der Solarzellen im Solarmodul ab: Bei transparenten Solarmodulen sind die einzelnen Solarzellen mit Abstand zueinander angeordnet, sodass zwischen ihnen Licht hindurchfallen kann. Es gibt aber auch Glas-Glas-Module, bei denen die Solarzellen dicht an dicht angeordnet sind wie bei herkömmlichen Solarmodulen – diese sind nur an den Rändern lichtdurchlässig.
Welche Arten von transparenten Modulen gibt es?
Die häufigste Art von transparenten Solarmodulen sind monokristalline Dickschicht-Module, da sie unter allen verfügbaren Modultypen den höchsten Wirkungsgrad erzielen. Es gibt aber noch weitere Arten von lichtdurchlässigen Solarmodulen.
Semitransparente Solarmodule mit poly- und monokristallinen Solarzellen
Bei transparenten Solarmodulen mit monokristallinen oder polykristallinen Solarzellen sind nur die Einbettungsfolie und die Glasschichten lichtdurchlässig, aber nicht die Solarzellen selbst. Monokristalline Solarzellen (Wirkungsgrad (16–24 %) geben den Modulen eine schwarze Färbung, polykristalline Solarzellen (Wirkungsgrad ca. 16 %) eine bläuliche Färbung. Die Lichtdurchlässigkeit der Solarmodule ist nur durch den Abstand der Solarzellen im Modul und durch die verwendete Einbettungsfolie steuerbar. Typisch für semitransparente Solarmodule ist das Schattenspiel, das entsteht, wenn Sonnenlicht durch die Module scheint.
Transparente Dünnschicht-Solarmodule
Dünnschicht-Solarmodule zeichnen sich durch eine extrem dünne Halbleiter-Schicht im Inneren der Solarzellen aus. Dadurch sind die Solarzellen nicht nur deutlich dünner als herkömmliche Zellen, sondern auch halbtransparent. Werden Dünnschicht-Solarmodule als transparente Solarmodule eingesetzt, sind also auch die Solarzellen selbst lichtdurchlässig. Aufgrund ihres geringen Gewichts und der gleichmäßigen Verschattung können transparente Dünnschicht-Module in bestimmten Situationen sinnvoll sein, für private Anlagen werden sie aufgrund ihres geringen Wirkungsgrads (ca. 10 %) allerdings kaum eingesetzt.
Transparente Solarmodule mit organischen Solarzellen
Relativ neu sind Solarmodule mit organischen Solarzellen. Sie enthalten keinen Silizium-Halbleiter wie herkömmliche Solarzellen, sondern Kohlenwasserstoff-Verbindungen, die in hauchdünnen Schichten übereinander gedampft werden. So entstehen biegsame oder flexible Solarfolien, die je nach verwendeten Materialien vollkommen lichtdurchlässig sind. Transparente Solarmodule sind sehr leicht und besonders flexibel einsetzbar, allerdings ist ihr Wirkungsgrad mit 7–8 % deutlich geringer als der von Solarmodulen mit poly- oder monokristallinen Solarzellen.
Vorteile von transparenten Solarmodulen
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Vielseitig einsetzbar: Semitransparente Solarmodule eignen sich nicht nur zur Erweiterung Ihrer bestehenden Dachfläche, sondern eröffnen völlig neue Nutzungsmöglichkeiten rund um Ihr Haus. Sie sind ideal für lichtdurchlässige Bereiche wie Terrassenüberdachungen, Carports oder Wintergärten, bei denen weiterhin Tageslicht einfallen soll.
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Ästhetische Optik: Bei semitransparenten Modulen bleibt der Untergrund durch das Glas hindurch sichtbar. Wenn Sie Ihre bestehende PV-Anlage durch Sonderflächen (wie ein Terrassendach oder Sonnenschutz-Elemente) ergänzen möchten, wirken transparente Module deutlich dezenter, moderner und eleganter als klassische schwarze Module.
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Maximale Langlebigkeit: Transparente Solarmodule sind als robuste Glas-Glas-Module gefertigt. Da sowohl die Vorder- als auch die Rückseite aus bruchsicherem Glas bestehen, sind sie extrem widerstandsfähig gegen Witterungseinflüsse. Ihre Lebensdauer liegt im Schnitt mindestens 5 Jahre über der von herkömmlichen Glas-Folien-Modulen.
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Höhere Sicherheit & flexible Montage: Transparente Module verzichten auf die Kunststoff-Rückseitenfolie und bieten dadurch einen noch höheren Brandschutz. Ein großer Vorteil bei Erweiterungen: Aufgrund der besseren Brandschutzklasse gelten für Glas-Glas-Module oft geringere Mindestabstände zum Nachbardach.
Nachteile von transparenten Solarmodulen
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Geringere Flächenleistung: Transparente Solarmodule verzichten auf die lichtundurchlässige, reflektierende Rückseitenfolie. Zudem sind die einzelnen Solarzellen weiter auseinander platziert, damit ausreichend Tageslicht durchscheint. Durch diesen höheren Transparenzgrad liegt die reine Nennleistung pro Quadratmeter etwa 12–15 % unter der von hochlinearen Standardmodulen.
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Hinweis für Ihre Erweiterung: Transparente Module wählt man primär dort, wo der Tageslichteinfall gewünscht ist (z. B. auf der Terrasse). Für maximale Stromerträge auf geschlossenen Dachflächen sind klassische Module weiterhin die effizientere Wahl.
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Höhere Investitionskosten: Da es sich meist um spezialisierte Glas-Glas-Konstruktionen handelt, liegen die Modulpreise je nach Transparenzgrad spürbar höher als bei Standard-PV-Modulen. In Kombination mit der geringeren Nennleistung verlängert sich die Amortisationszeit. Wenn Sie die Module jedoch als multifunktionales Bauteil (z. B. als Ersatz für ein teures Eindeck- oder Spezialglas bei einem Wintergarten oder Carport) einplanen, relativieren sich diese Mehrkosten deutlich.
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Höheres Modulgewicht: Durch den stabilen Doppelglas-Aufbau bringen transparente Module mehr Gewicht auf die Waage als herkömmliche Glas-Folien-Module. Wenn Sie eine Anlagenerweiterung auf bestehenden Sonderkonstruktionen (wie einem leichten Holz-Terrassendach oder einer Freisitz-Überdachung) planen, sollte die Statik der Unterkonstruktion vorab geprüft werden.
Wie effizient sind transparente Solarmodule?
Grundsätzlich sind transparente und semitransparente Solarmodule weniger effizient als herkömmliche Module. Ihre tatsächliche Leistung unterscheidet sich aber auch je nach Modultyp. Sie ist von folgenden Faktoren abhängig:
- Art der Solarzellen: Monokristalline Dickschicht-Solarzellen haben höhere Wirkungsgrade als polykristalline Zellen oder Dünnschicht-Zellen, daher erzielen sie unter gleichen Voraussetzungen die höchste Leistung.
- Abstände der Solarzellen im Modul: Je größer der Abstand der Solarzellen im Modul zueinander, desto lichtdurchlässiger ist das Modul – und desto geringer ist seine Leistung. Zum einen, weil weniger Licht zurück in die Solarzelle reflektiert wird und zum anderen, weil es bei großen Abständen weniger Solarzellen pro Modul sind.
- Transparenz der Module: Im Gegensatz zu polykristallinen und monokristallinen Solarzellen sind Dünnschicht-Solarzellen und organische Solarzellen selbst lichtdurchlässig. Das ist ideal, wenn Solarmodule mit einem hohen Grad an Transparenz gewünscht sind. Allerdings sind die lichtdurchlässigen Solarzellen auch viel weniger effizient als klassische Dickschicht-Zellen und liefern daher eine geringere Leistung.