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PV-Module – Aufbau, Funktion und Typen von Solarzellen

Photovoltaik- bzw. PV-Module wandeln Sonnenenergie in umweltfreundlichen Strom um. Damit ermöglichen Photovoltaikanlagen Eigenheimbesitzern, Stromkosten aus dem öffentlichen Stromnetz einzusparen und sich von steigenden Energiekosten unabhängig zu machen. PV-Module setzen sich aus unterschiedlichen Komponenten zusammen und können in verschiedene Typen eingeteilt werden – erfahren Sie mehr auf Solaranlage.de.

PV-Module – Aufbau und Funktionsweise

Verschiedene PV-Module kommen in Form von Dachkonstruktionen zum EinsatzEine Solaranlage besteht aus zahlreichen zusammengeschalteten Photovoltaikmodulen. Die Hauptkomponenten eines Solarmoduls sind die Solarzellen, die für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie zuständig sind. Die Solarzellen haften auf einem Trägermaterial, das in eine transparente Kunststoffschicht eingearbeitet ist. Die Schicht setzt sich aus EVA (Ethylenvinylacetat) oder Silikongummi zusammen. An die Rückseite wird eine wetterfeste Kunststoffverbundfolie aus Polyester oder ähnlichem angebracht. Direkt auf die in Folie eingebetteten Solarzellen wird eine Glasscheibe gesetzt, die das Solarmodul vor Umwelteinflüssen schützen soll. Häufig wird Einscheibensicherheitsglas verwendet, welches stabiler und stärker als herkömmliches Glas ist.

In der Regel wird das Modul in einen Aluminium- oder Edelstahlrahmen gefasst und an der Glasscheibe abgedichtet. Verschiedene Hersteller bieten rahmenlose PV-Module an, die optisch ansprechender sind. Die Umrandung gibt dem Modul zusätzlichen Halt, vor allem beim Transport und der Montage. Das Solarmodul sollte auf der Rückseite ausreichend Freiraum für die Hinterlüftung besitzen, damit sich die Paneele nicht überhitzen.

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Sowohl die Einstrahlungsintensität als auch die Temperatur der PV-Module sind entscheidende Einflussfaktoren für deren Leistung. Solarzellen erzeugen bei theoretisch gleichbleibender Temperatur mehr Strom, wenn die Einstrahlung höher ist. Allerdings bedeutet eine hohe Sonnenstrahlung eine steigende Modultemperatur, was sich negativ auf die Spannung auswirkt.

Zum Vergleich: Bei einer Modultemperatur von 75° C bringt ein PV-Modul mit 27 V bei einer Stromstärke von 4,3 A eine Leistung von 116 W. Ist das Solarmodul einer Temperatur von 0° C ausgesetzt, arbeitet es mit 43 V bei 4 A und erzeugt etwa 172 W. Die Leistung ist bei kühleren Temperaturen entsprechend höher. Daher ist eine rückseitige Lüftung der Photovoltaikmodule unbedingt erforderlich.

Welche Typen von Solarzellen gibt es?

Die Nennleistung der PV-Module geht eng mit den verschiedenen Typen von Solarzellen einher. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen drei Bauarten:

  • Monokristalline Solarzellen
  • Polykristalline Solarzellen
  • Dünnschichtmodule

Während die kristallinen Photovoltaikmodule ausschließlich aus dem Halbleitermaterial Silizium hergestellt werden, gibt es bei den Dünnschichtmodulen verschiedenartige Materialzusammensetzungen.

Monokristalline Zellen werden als Scheiben von einem reinen Siliziumblock geschnitten und sind aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades von bis zu 20 % am teuersten. Polykristalline Module werden ebenfalls als Scheiben von einem Block abgetrennt, allerdings wurde dieser vorher geschmolzen, sodass die Siliziumkristalle beim Erstarren verschiedene Strukturen bilden. Diese verschiedenartige Anordnung der Kristalle hat zur Folge, dass an den Grenzen Defekte auftreten, die einen niedrigeren Wirkungsgrad von maximal 15 % verursachen. Einkristalline Solarmodule sind meist schwarz mit weißen Stellen, während mehrkristalline Module bläulich schimmern.

Das Halbleitermaterial von Dünnschichtmodulen wird auf den Träger aufgedampft oder aufgespritzt und besitzt daher keine kristalline Struktur (amorph). Als Ersatz zu Silizium dienen außerdem die Materialien CIS oder CdTe (Cadmiumtellurid). Dünnschichtmodule sind sehr preiswert und haben einen Wirkungsgrad von lediglich 5 bis 10 %. Der Vorteil dieser Technik ist jedoch, dass die PV-Module selbst bei diffusem Licht hohe Erträge bringen.

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