Ratgeber Heizungssysteme

Photovoltaik-Module fangen die Strahlung der Sonne auf und wandeln sie mithilfe des photoelektrischen Effektes in Strom. Dieser kann dann zum Beispiel im Haus selbst genutzt, in einem Speicher gepuffert oder in das öffentliche Netz eingespeist werden. Wie viel Strom eine Photovoltaikanlage auf einer bestimmten Fläche gewinnen kann, hängt dabei von der Art der Module ab. Einen Überblick aktueller Modul-Arten geben wir im folgenden Beitrag.

Wie erzeugen Photovoltaik-Module eigentlich Strom?

Photovoltaik-Module, egal welcher Art, gewinnen Strom mithilfe des photoelektrischen Effekts, der von Albert Einstein schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts erforscht wurde. Kurz gesagt beschreibt dieser, dass sich Elektronen aus bestimmten Metallen – sogenannten Halbleitern - lösen, sobald diese mit Licht beschienen werden. In einer Photovoltaikzelle wandern die Elektronen dabei zwischen zwei unterschiedlich geladenen Schichten, während an deren Übergang Gleichstrom entsteht.

Welche Modularten unterscheidet man heute?

Je nachdem, wie die Photovoltaik-Module hergestellt werden, unterscheidet man heute folgende Modularten:

  • Monokristalline Photovoltaik-Module
    Monokristalline Module erreichen heute Wirkungsgrade von bis zu 24 Prozent und können somit rund ein Viertel der auftreffenden Solarstrahlung in nutzbaren Strom umwandeln. Im Vergleich zu anderen Bauarten sind sie besonders effizient, aber auch teurer.  Kennzeichen für monokristalline Module ist die gut sichtbare einheitliche Kristallstruktur. Diese ist sehr regelmäßig und entsteht durch die Herstellung, bei der sehr reines Silizium eingeschmolzen und zu langen Stäben geformt wird – dem Ausgangsmaterial für die dünnen Solarzellen. Da die Herstellung dieser Zellen jedoch energieaufwändig und teuer ist, werden sie meist nur dann eingesetzt, wo wenig Platz zur Verfügung steht. Für eine Spitzenleistung von einem Kilowatt Strom, benötigt man mit monokristallinen Modulen eine Fläche von rund 6 bis 8 Quadratmeter. Das heißt, dass eine Solaranlage mit 4,5 Kilowatt Spitzenleistung, wie sie oft auf Dächern typischer Einfamilienhäuser installiert wird, eine Fläche von 30 bis 40 Quadratmetern belegt.

  • Polykristalline Photovoltaik-Module
    Polykristalline Module sind günstiger als monokristalline, erreichen aber auch geringere Wirkungsgrade. Mit typischen Werten von etwa 10 bis 15 Prozent können sie dabei immer nur geringe Teile der auftreffenden solaren Strahlung in nutzbaren Strom umwandeln.  Polykristalline Zellen erkennt man vor allem an der typischen mehrkristallinen Struktur. Diese entsteht bei der Herstellung, wobei Silizium in größere Blöcke gegossen wird. Anders als bei monokristallinen Zellen wird dabei auf die energieintensive Re-Kristallisierung – die Herstellung eines gleichmäßigen Kristallgefüges – verzichtet. Das spart zwar Kosten, geht aber auch zulasten des Wirkungsgrades. Generell zählen polykristalline Module zur am häufigsten eingesetzten Art.
    Um eine Spitzenleistung von einer Kilowattstunde erreichen zu können, benötigt man hier eine Fläche von etwa 7 bis 9 Quadratmetern. Eine Solaranlage mit einer Spitzenleistung von 4,5 Kilowattstunden belegt damit eine Fläche von rund 30 bis 45 Quadratmetern.

  • Dünnschicht- oder amorphe Photovoltaik-Module
    Dünnschichtmodule sind besonders günstig, erreichen im Vergleich aber auch die geringsten Wirkungsgrade. So können sie unter Praxis-Bedingungen nur etwa 5 bis 7 Prozent der Solarenergie in nutzbaren Strom umwandeln. Module aus amorphen Solarzellen haben keine geordnete Kristallstruktur und unterscheiden sich in ihrer Herstellung deutlich von anderen Arten. Denn die Zellen werden dabei nicht aus Stäben oder Blöcken gesägt, sondern in besonders dünnen Schichten auf ein Trägermaterial – zum Beispiel Glas – aufgedampft. Das ermöglicht eine besonders hohe Flexibilität, verursacht aber auch sehr geringe Wirkungsgrade. Dünnschicht-Module werden in der Regel da eingesetzt, wo große Flächen zur Gewinnung von Solarstrom genutzt werden sollen.
    Für eine Spitzenleistung von einem Kilowatt Strom benötigt man mit Dünnschichtmodulen eine Fläche von rund 10 Quadratmetern. Soll eine Solaranlage eine Spitzenleistung von 4,5 Kilowatt erreichen, wird also eine Fläche von rund 45 Quadratmetern benötigt.

Wann werden welche Photovoltaik-Module eingesetzt?

Wann welche Photovoltaik-Module am besten geeignet sind, richtet sich generell nach dem geplanten Einsatzgebiet. Soll möglichst viel Strom auf kleiner Fläche gewonnen werden, kommen dabei in der Regel monokristalline Module zum Einsatz. Gibt es keine besonderen Anforderungen, bieten polykristalline Module oft das beste Kosten-Nutzen-Verhältnis. Sie werden zum Beispiel sehr oft für Aufdachanlagen von Ein- oder Mehrfamilienhäusern genutzt. Soll die Photovoltaikanlage hingegen besonders flexibel installiert oder als architektonisches Mittel eingesetzt werden – zum Beispiel zur Gewinnung von Strom über große Fassadenflächen – eignen sich vor allem Dünnschichtmodule. Denn diese können in verschiedensten Formen hergestellt werden und sind besonders günstig.
Wie man eine Photovoltaik-Anlage richtig plant, erklären wir im Beitrag: Planung einer Photovoltaikanlage – Solarstrom im Einfamilienhaus.

 

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