Der große Vorteil von Balkonkraftwerken: Sie können überall dort umweltfreundlichen Strom erzeugen, wo für große Solaranlagen kein Platz ist. Mit Modulen, die sowohl über die Vorder- als auch und Rückseite Sonnenlicht in Energie umwandeln, lässt sich der Wirkungsgrad weiter steigern.

Das wichtigste Bauteil, um Solarstrom selbst zu erzeugen, ist das Solarmodul oder Photovoltaik-Modul. Balkonkraftwerke können mit Standardmodulen oder mit bifazialen Modulen laufen. Worin der Unterschied besteht und wann bifaziale Module eine gute Option sind, darum geht es hier.

Was ist ein bifaziales Modul?

“Bifazial“ kommt aus dem Lateinischen und bedeutet so viel wie zweiseitig. Der Begriff wird zum Beispiel in der Biologie zur Beschreibung von Blättern gebraucht. „Bifazial“ wird aber auch im Zusammenhang mit Balkonkraftwerken, Minisolaranlagen oder Steckersolaranlagen verwendet. 

Normale Photovoltaik-Module sammeln Energie nur auf der Vorderseite, wenn die Sonne darauf scheint. Bifaziale Module dagegen haben eine besondere Eigenschaft: Sie können Sonnenlicht sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite einfangen und in Strom umwandeln. 

Die Idee der bifazialen Solarzellen ist nicht ganz neu. Bereits in den 1960er Jahren wurde die Technologie vorgestellt und seit Ende der 1970er Jahre wird sie zur Stromversorgung in der Raumfahrt eingesetzt.

Wie funktionieren bifaziale Solarmodule?

Das bifaziale Modul einer Balkon-Solaranlage funktioniert ähnlich wie herkömmliche Solarmodule. Es besteht aus Solarzellen, die Licht in elektrische Energie umwandeln können. Die Vorderseite des Moduls ist so konstruiert, dass sie direktes Sonnenlicht einfängt, das auf die Oberfläche trifft. Dies ist die normale Funktionsweise von Solarmodulen. 

Darüber hinaus können bifaziale Module auch Licht einfangen, das von den umgebenden Oberflächen auf die Rückseite des Moduls reflektiert wird. Während herkömmliche Module in der Regel eine undurchsichtige Rückseite haben, die meist aus Folie oder Kunststoff besteht, ist diese bei bifazialen Modulen in der Regel aus Glas. Man spricht daher auch von Glas-Glas-Modulen. 

Glas-Glas-Module sind robuster

Durch die zusätzliche transparente Glasschicht können die Doppelglas-Module nicht nur auf der Rückseite Licht in Strom umwandeln, sondern sind auch robuster und langlebiger als monofaziale, also „einseitige“ Module. Dieser Vorteil wirkt sich auch auf die Lebensdauer der Module aus. Yuma stattet seine bifazialen Module an der Vorder- und Rückseite mit hochwertigem Solarglas aus. Als deutscher Garantiegeber gewähren wir unseren Kunden auf bifaziale Module eine Produkt- und Leistungsgarantie von 30 Jahren. 

In der Herstellung sind bifaziale Module etwas aufwändiger als Standardmodule. Unter anderem müssen die Solarzellen beidseitig poliert werden, um ihre photoaktiven Eigenschaften zu erhalten. Zusammen mit der meist gläsernen Rückwand erhöhen sich daher die Herstellungskosten im Vergleich zu Standardmodulen.

Sind bifaziale Module wirklich leistungsfähiger als Standard-Module?

Die einfache Antwort lautet: Ja. Die etwas kompliziertere Frage ist jedoch: Lohnt sich der höhere Anschaffungspreis? Denn ob die Kosten pro selbst erzeugtem Watt Solarstrom sinken, hängt von den individuellen (Licht-)Bedingungen ab, unter denen ein Balkonkraftwerk arbeitet. 

Solarmodule haben kleine transparente Zwischenräume zwischen den Solarzellen und am Rand des Moduls. Wenn Licht durch diese Zwischenräume fällt, kann es von der Oberfläche unter dem Modul reflektiert werden und über die Solarzelle auf der Rückseite des Moduls Energie erzeugen und somit für einen Mehrertrag sorgen.

Albedo-Effekt – entscheidend ist der Untergrund

Bifaziale Module, die mit geringem Abstand auf einem dunklen, möglicherweise schwarzen Dach montiert werden, erzeugen daher nur wenig zusätzliche Energie im Vergleich zu einem herkömmlichen Modul. Mehr als 1 bis 2 Prozent Mehrertrag sind nicht zu erwarten.

Der Wirkungsgrad der Module steigert sich dagegen, wenn sie leicht aufgeständert sind und das Licht direkt von hinten auf die Module scheint oder von hellen Flächen reflektiert wird. Dann erzeugen sie unter idealen Bedingungen gut 20 Prozent mehr Energie als Standardmodule.

Entscheidend für bifaziale Solarmodule ist daher das Rückstrahlvermögen des Untergrunds. Dafür gibt es einen Messwert, die in Albedo angegeben wird. Die Albedo kann einen Wert zwischen 0 und 1 haben. 0 wäre eine Oberfläche, die überhaupt kein Licht reflektiert, und 1 eine, die zu 100 Prozent das Licht abgibt.

Eine sehr hohe Albedo von 0,9 hat zum Beispiel Neuschnee. 0,9 Albedo entsprechen einer Rückstrahlung von 90 Prozent. Ein Dach mit dunklen Dachziegeln oder Bitumen strahlt dagegen nur etwa 10 Prozent zurück, beziehungsweise hat eine Albedo von 0,1.

Wie sollten bifaziale Solarmodule ausgerichtet werden?

Bifaziale Solarmodule erzeugen den meisten Strom, wenn sie optimal ausgerichtet sind, um sowohl das direkte Sonnenlicht von oben als auch das reflektierte Licht von unten zu nutzen. Ideal sind daher Untergründe mit einem hohen Rückstrahlvermögen.

Modularten und -leistungen

Werden die Module auf einer flachen Grundfläche installiert, sollten sie in einem flachen Winkel ausgerichtet werden, dass sie direktes Sonnenlicht von oben einfangen. Das kann das helle Betondach einer Garage sein, das Dach eines Gartenhauses, einer Terrassenüberdachung oder eines Carports. Bifaziale Module eignen sich auch für die Installation über einer Rasenfläche, denn dank ihrer Lichtdurchlässigkeit, wird die Rasenfläche beschattet, erhält aber dennoch Sonnenlicht.

Vertikale Ausrichtung

Mit bifazialen Solarmodulen werden vertikale Anwendungen interessant. Ein Zaun oder eine Balkontrennwand aus PV-Modulen kann direktes und indirektes Licht einfangen und in nachhaltig erzeugten Strom umwandeln.

Reflektierende Flächen nutzen

In Umgebungen mit hellen oder reflektierenden Oberflächen sollten bifaziale Module so ausgerichtet werden, dass sie sowohl das direkte Sonnenlicht von oben als auch das von reflektierenden Oberflächen reflektierte Licht von unten einfangen.

Ausrichtung bei Fassadenanlagen

Solarmodule an Fassaden sollten so ausgerichtet werden, dass sie direktes Sonnenlicht von der Seite einfangen können. Dabei ist es wichtig, dass die Fassade eine helle oder reflektierende Oberfläche hat, um das reflektierte Licht zu maximieren.

Die optimale Ausrichtung hängt stark von den örtlichen Gegebenheiten ab, wie Standort, vorhandene Oberflächen und Verwendungszweck. Im Allgemeinen ist es wichtig, eine Position zu wählen, die sowohl direktes als auch reflektiertes Sonnenlicht effizient einfängt, um die Stromerzeugung der bifazialen Solarmodule zu maximieren.

Fazit

Da bifaziale Module auf gleicher Fläche und bei gleicher Sonneneinstrahlung mehr Strom erzeugen können als monofaziale, ist ihr Einsatz immer dann sinnvoll, wenn der Platz begrenzt ist, kein Platz für zusätzliche Module vorhanden ist oder ein Balkonkraftwerk mit Speicher im Einsatz ist.

Die höheren Anschaffungskosten lohnen sich, wenn die Module so installiert werden können, dass sie sowohl direktes als auch indirektes Sonnenlicht einfangen und entsprechend mehr Energie liefern, die dann die Stromkosten senken.