Kein Strom vom Balkon ohne Solarmodule. Doch hinter den vielseitigen Energieerzeugern verbergen sich verschiedene Typen: Von flexiblen, biegsamen Modulen über leistungsstarke High-End-Module bis hin zu monokristallinen und polykristallinen Solar-Paneelen. Klingt kompliziert? In diesem Beitrag erklären wir euch die Unterschiede sowie Vor- und Nachteile.

Solarmodule sind die wichtigste Komponente von Balkonkraftwerken. Sie sind so konzipiert, dass sie einfach auf Balkongeländern, an Fassaden oder anderen Flächen montiert werden können, um das verfügbare Sonnenlicht zu nutzen.

Sie wandeln Sonnenlicht in Solarstrom um, der direkt im Haus oder in der Wohnung genutzt werden kann, um den Strombedarf kleiner Haushaltsgeräte, Beleuchtung oder elektronischer Geräte zu decken.

Begriffsklärung: Solarzelle, Solarmodul, Solaranlage

Immer wieder wird von Solarzellen, –modulen oder –anlagen gesprochen, als sei das ein und dasselbe. Das ist aber nicht ganz korrekt. Tatsächlich stehen sie zueinander in Beziehung wie die berühmten Matrjoschka-Puppen.

Solarzelle

Mit der Solarzelle fängt alles an. Sie ist die kleinste Einheit in einem Solarmodul. Sie besteht aus einem lichtempfindlichen Material, meistens Silizium, das in der Lage ist, Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln. Die Solarzelle erzeugt Gleichstrom (DC), wenn Licht auf sie trifft, indem sie durch den sogenannten photovoltaischen Effekt Elektronen in Bewegung setzt. Solarzellen beziehungsweise Solarwafer werden in bestimmten Normgrößen produziert.

Solarmodul

Ein Solarmodul ist eine Ansammlung von Solarzellen, die zu einer Einheit verbunden sind. Die Solarzellen in einem Modul sind so angeordnet und miteinander verschaltet, dass sie eine höhere Menge an elektrischer Energie erzeugen können. Die Module sind oft rechteckig oder quadratisch und können je nach Größe und Leistungsfähigkeit unterschiedliche Mengen an Strom erzeugen.

Solaranlage

Sie stellt die größte Einheit dar. Große Solaranlagen, genauer gesagt handelt es sich um Photovoltaikanlagen, setzen sich aus mehreren Solarmodulen zusammen. Bei Balkonkraftwerken sind es häufig zwei Module. Diese Module sind über Kabel miteinander verbunden. Die erzeugte Energie wird durch einen Wechselrichter von Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umgewandelt, um ihn für den Haushaltsgebrauch nutzbar zu machen.

Unterschiedliche Solarmodule

Solarstrom kann durch unterschiedliche Arten von PV-Modulen erzeugt werden.

Monokristalline Solarmodule

Photovoltaikmodule aus monokristallinen Siliziumzellen bestehen aus einem einzigen Kristallgefüge. Die Zellen werden also aus einem einzigen Kristallstück hergestellt. Wenn Elektronen von Sonnenlicht getroffen werden, können sie sich aufgrund der homogenen und regelmäßigen Struktur des Kristallgefüges effizient bewegen. Das verleiht monokristallinen PV-Modulen eine höhere Effizienz bei der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie gegenüber anderen Solarmodularten.

Aufgrund ihrer hohen Effizienz benötigen monokristalline Solarmodule weniger Fläche, um die gleiche Menge an Strom zu erzeugen wie andere Module. Das macht sie ideal für Orte mit begrenztem Platz, wie zum Beispiel Balkone oder Terrassendächer.

Monokristalline Module erzielen ihre beste Leistung bei direktem Sonnenlicht. Sie sind daher besonders gut für sonnenreiche Regionen oder gut ausgerichtete Standorte geeignet. Monokristalline PV-Module sind in der Regel etwas teurer in der Herstellung als polykristalline, da der Prozess zur Herstellung von Einzelkristallen anspruchsvoller ist. Dennoch kann ihre höhere Effizienz dazu führen, dass sie auf lange Sicht kosteneffizienter sind.

Polykristalline Solarmodule

Diese Art von Solarzellen bestehen nicht aus einer, sondern aus mehreren kristallinen Strukturen. Diese Kristalle sind nicht so perfekt angeordnet wie bei monokristallinen Zellen, was zu geringfügig niedrigerer Effizienz führt. Allerdings trifft das nicht auf alle Lichtverhältnisse zu. Im Gegensatz zu monokristallinen Modulen erzielen polykristalline Module oft eine etwas bessere Leistung bei diffuserem Licht, wie es an bewölkten Tagen oder in den frühen Morgen- und Abendstunden vorkommt.

Der Herstellungsprozess der polykristallinen Zellen und Module ist weniger aufwendig, weshalb sie günstiger sind als monokristalline. Da polykristalline Zellen oft eine größere Fläche als monokristalline Zellen haben, benötigen sie mehr Platz, um die gleiche Menge an Strom zu erzeugen. Sie sind daher besser geeignet für Standorte mit ausreichend verfügbarer Fläche.

Dünnschicht-Solarmodule

Im Gegensatz zu den herkömmlichen kristallinen Solarmodulen, die auf Silizium basieren, verwenden Dünnschicht-Module andere Halbleitermaterialien, die in einer dünnen Schicht auf Trägermaterialien wie Glas, Kunststoff oder Metall aufgebracht werden. Dies ermöglicht eine flexiblere und leichtere Bauweise im Vergleich zu herkömmlichen kristallinen Modulen. Dünnschicht-Module können oft besser bei diffusen Lichtverhältnissen arbeiten, wie sie an bewölkten Tagen oder in schattigen Bereichen auftreten. Insgesamt haben sie im Vergleich zu kristallinen Modulen jedoch eine geringere Effizienz.

Der Klassiker: Glas-Folien-Solarmodule

Üblicherweise kommen in Balkonkraftwerken Glas-Folien-Module zum Einsatz. Diese bestehen aus einer dünnen Photovoltaikmaterial-Schicht, die zwischen zwei Schichten aus Glas – vordere Modulseite – oder Kunststoff – hintere Seite – eingeschlossen ist. Durch diese Kombination sind sie leicht und kostengünstig, weshalb sie sich großer Beliebtheit erfreuen.

Glas-Glas-Solarmodule

Bei Glas-Glas- oder Doppelglas-Solarmodulen bestehen sowohl die Vorder- als auch Rückseite aus gehärtetem Glas . Diese Bauweise bietet eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen und UV-Strahlung. Hierdurch liefern sie eine längere Lebensdauer als Glas-Folien-Module, allerdings sind sie in der Fertigung auch kostenintensiver. Häufig, aber nicht zwangsläufig, sind sie bifazial einsetzbar.

Bifaziale Solarmodule

Der Begriff “bifazial” bedeutet “zweiseitig” und wird unter anderem in der Biologie verwendet. Bifaziale Solarmodule fangen Sonnenlicht auf Vorder- und Rückseite ein, um es in Strom umzuwandeln. Die Vorderseite fängt direktes Sonnenlicht ein, während die Rückseite reflektiertes Licht nutzt. Dies ermöglicht höhere Energieerträge. Bifaziale Module sind effizienter, insbesondere wenn sie leicht erhöht montiert werden oder von hellen Oberflächen reflektiertes Licht empfangen. Allerdings sind die Anschaffungskosten höher, und die Rentabilität hängt von den individuellen Lichtverhältnissen ab. Sie bieten eine vielversprechende Technologie, erfordern jedoch genaue Standortanalyse für optimale Leistung.

Flex-Solarmodule

Im Gegensatz zu starren Modulen können Flex-Module auf gebogenen Oberflächen wie zum Beispiel runden Gartenhaus- oder Wohnwagendächern installiert werden. Die Module basieren auf der Dünnschicht-Technologie sowie einem flexiblen Trägermaterial. Trotz ihrer Vielseitigkeit haben Flex-Solarmodule oft niedrigere Wirkungsgrade als herkömmliche Module, was zu geringerer Energieerzeugung pro Fläche führt. Dennoch bieten sie eine attraktive Option für Standorte, an denen starre Module nicht praktikabel sind, und ermöglichen die Integration von Solarenergie in diverse Umgebungen.

High-End-Solarmodule

Mit High–End werden Solarmodule bezeichnet, die zu den derzeit leistungsstärksten gehören. Sie zeichnen sich durch eine hohe Energieerzeugung aus, was bedeutet, dass sie eine größere Menge Strom pro installierter Fläche produzieren können. Diese Module verwenden häufig monokristalline Solarzellen, die sich durch eine hohe Effizienz auszeichnen.

Solarmodulgrößen

Die Größen von Solarmodulen orientieren sich an der Anzahl und Anordnung der verwendeten Solarzellen. Die Anzahl und Art der Zellen ist verantwortlich für die Leistungsgröße als auch die physische Größe der Module oder Paneele.

Einfluss von Wafergröße auf die Modulgröße

Solarzellen können unterschiedlich groß sein. Je nach Größe werden sie in unterschiedliche Typen klassifiziert, etwa M6, M10 und M12. Die Normgröße M10 hat zum Beispiel eine Fläche von 182 mal 182 mm. Solarzelltypen wie M6 oder M10 werden auch Solarwafer genannt.

Die Maße eines Solarmoduls sind daher abhängig von der Art des Solarwafers und der Anzahl. Typische Varianten sind Module mit 54, 60 oder auch 72 Zellen. Ohne Rahmen ergibt sich so die ungefähre Fläche eines Moduls:

Module und Modulgrößen unterscheiden sich jedoch nicht nur aufgrund der Anzahl der Zellen und deren Größe, sondern auch, ob es sich um Voll- oder Halbzellen handelt. Das Flächenbeispiel oben bezieht sich auf Vollzellenmodule. Mittlerweile kommen jedoch immer mehr Halbzellenmodule zum Einsatz. Ein Modul mit 120 Halbzellen benötigt nicht mehr Fläche als eines mit 60 Vollzellen. Allerdings ist die Effizienz aufgrund der Verschaltung bei Halbzellenmodulen höher.

Standardgrößen, aber keine Norm

Aufgrund der zunehmenden Nachfrage nach Balkonkraftwerken und PV-Anlagen allgemein, haben sich in den letzten Jahren bestimmte Formate durchgesetzt. Allerdings gibt es keine verbindliche Norm, sondern nur ungefähre Branchenstandards bei den Modulgrößen.

Gut zu wissen: Übliche Solarmodule für Balkonkraftwerke haben eine physische Größe von ca. 175 x 110 cm und erreichen ein Watt-Peak von etwa 400.

Haltbarkeit von Solarmodulen

Solarmodule haben häufig eine 25-jährige Produkt- und Leistungsgarantie. Leistungsgarantie bedeutet, dass nach den angegebenen Jahren und der daraus resultierenden Leistungsabnahme des Moduls immer noch eine garantierte Mindestleistung erreicht wird. Solarmodule können also problemlos 25 Jahre und länger betrieben werden, ohne dass mit Ausfällen zu rechnen ist.