Module und Solarertrag

Kristalline Standard-Modultechnik

Das kristalline Solarmodul besteht aus einzelnen Solarzellen, die elektrisch miteinander verbunden sind. Um die Zellen vor klimatischen und mechanischen Einflüssen zu schützen, werden sie verkapselt. Dazu gibt es mehrere Verfahren.

Ein häufig angewendetes Verfahren ist die Verkapselung in Ethylen-Vinyl-Acetat (EVA). Bei Standardmodulen werden die Solarzellen dabei zwischen Weißglas (Vorderseite) und einer Kunststofffolie (Rückseite) mittels EVA eingeschlossen.

Zusätzlich erhält das Standardmodul noch eine Rahmung z.B. aus Aluminium oder Edelstahl (mit integrierter umlaufender Dichtung), die der mechanischen Festigkeit dient und zu Montagezwecken genutzt werden kann.

Das Weißglas hat besondere Eigenschaften, es ist gehärtet, hochtransparent und hat eine speziell bearbeitete Oberfläche, um Reflexionen des auftreffenden Lichtes gering zu halten.

Weitere kristalline Modultechniken

Für bestimmte Anwendungen kommen auch andere Modultechniken zum Einsatz, z. B. Glas-Glas-Module für die Dachintegration aus Verbundsicherheitsglas (VSG). Das der Lichtseite zugewandte Glas hat dann wiederum die oben genannten Eigenschaften.

Dünnschichttechnik

Doppelglas-Modul (CIS-Zellen in EVA)

Dünnschicht Solarmodule werden nicht aus einzelnen Solarzellen aufgebaut. Das Trägermaterial könnte beliebig zugeschnitten und mit Halbleitermaterial beschichtet werden. Tatsächlich sind die Fertigungsstrecken der Hersteller jedoch auf bestimmte Scheibengrößen festgelegt.

Die einzelnen Solarmodule sind ebenfalls verkapselt, auch hier kommt u. a. das EVA-Verfahren zum Einsatz. Meistens handelt es sich um Glas-Glas-Module, d.h. Vorder- und Rückseite bestehen aus Glasflächen, die mittels EVA verbunden sind und die aktiven Schichten einschließen. Das Glas auf der Vorderseite hat ebenfalls besondere Eigenschaften. Im Unterschied zur kristallinen Modultechnik lassen sich Dünnschichtmodule auf sehr flexiblen und beweglichen Materialien herstellen (z.B. Folien).

Ein weiterer Vorteil sind der geringe Materialverbrauch und die niedrigeren Temperaturen während des Herstellungsprozess, d.h. ein geringer Energieverbrauch.

Standardmodul

Preiswertes gerahmtes oder ungerahmtes Modul in verschiedenen Leistungsklassen und Zelltechnologien. Wird in großen Stückzahlen serienmäßig für den Einsatz in PV-Anlagen hergestellt, die keine speziellen Anforderungen erfüllen müssen.

Bild 3-15 und Bild 3-16

Spezialmodule

Spezialmodule werden serienmäßig für spezielle Zwecke hergestellt (z.B. Solardachsteine).

Dabei können besondere Materialien oder eine besondere Rahmung notwendig sein.

Sondermodule

Individuell angefertigte Module (meistens als Glas-Glas-Module) für einen bestimmten Einsatzort (z.B. Lichtdach).

Der Einsatzort bestimmt den Modulaufbau, die Größe und Form des Moduls mit den entsprechenden Gestaltungsmöglichkeiten.

Diese unterteilen sich wie folgt: Zelltyp, Zellbelegung, Zellform, Zellkontaktierung, Zellhintergrund, Glasgröße, Glasformat, Glasart.

Zelltyp

Auswahl zwischen:

•  Struktur (homogen, kristallin)

•  Form (rechteckig, quadratisch, rund usw.)

•  Größe (Abmessungen)

•  Farbe (blau, schwarz, gold, braun usw.)

Zellbelegung

Durch Variation der Zellabstände können Strukturen, Licht- und Schattenwirkungen gestalterisch in weiten Grenzen frei gewählt werden.

Durch genau berechnete Zellabstände vermeidet man im Sommer z.B. ein Aufheizen der Räumlichkeiten unter Lichtdächern (Klimatisierungseffekt).

Dünnschicht-Module werden semitransparent durch zusätzliche Trennschnitte senkrecht zu den vorhandenen Zellstreifen und lassen so mehr Licht einfallen.

Besondere Zellformen

Zellformen aus dem BIMODE-Projekt an der Kunsthochschule für Medien in Köln:

Modul mit hexagonalen Zellen [Entwurf: A.Schneider] Rundes Modul mit runden Zellen [Entwurf: J.Claus] Modul mit quadratischen und runden Zellen [Entwurf: J. Claus]

Zellkontaktierung und Zellhintergrund

Durch Einfärbung und Formvariationen der Kontaktlinien lässt sich das optische Erscheinungsbild der Module variieren. Gleichfalls durch farbige Hintergrundfolie und größere Zellabstände in den Modulen.

Glasgröße

Für Sondermodule können Modulabmessungen bis zu einer Größe von 2,5 m x 3,8 m realisiert werden. Größere Abmessungen bedeuten einen überproportionalen Kostenanstieg, sind aber
technisch machbar.

Glasformat

Grundsätzlich sind alle Glasformate herstellbar (z.B. Dreiecke, Trapeze, Rundungen), allerdings ist der Kostenanstieg für nicht rechtwinklige Formate von Sondermodulen zu beachten.

Glasart

Die lichtzugewandte Seite muss hochtransparent sein, der Gestaltungsspielraum erstreckt sich deshalb auf die Scheibenoberfläche.

Diese kann als Strukturglas oder Orangenhaut-Oberfläche ausgeführt werden. Die Rückseite kann als gestalterisches Element in vielfältiger Art verwendet werden (z.B. eingefärbt, beschichtet, bedruckt, eingebrannt, verspiegelt usw.).

Darüber hinaus kann Sonnen- und Schallschutz, Isolier- sowie Verbundsicherheitsglas (VSG) realisiert werden.

Das Photovoltaikmodul ist als Energiekollektor und „High-Tech-Energie-Wandler“, das Herzstück der Photovoltaikanlage!
Entsprechend dieser Bedeutung für die Energiegewinnung, hier eine Zusammenfassung der Kriterien zur Auswahl und der Gestaltung des Generators

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