Solarelemente für Solarenergie-Investment

Information: Solarmodule

Ein Solarmodul, Photovoltaikmodul oder Solargenerator wandelt das Licht der Sonne in elektrische Energie um. Solarmodule werden einzeln oder zu Gruppen verschaltet in Photovoltaikanlagen. Das verschalten von mehreren Gruppen in großer Anzahl erschließt letztlich eine Photovoltaikfreiflächenanlage.

Ein Solarmodul wird durch seine elektrischen Anschlusswerte (z.B. Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom) charakterisiert. Diese hängen von den Eigenschaften der einzelnen Solarzellen und der Verschaltung der Solarzellen innerhalb des Moduls ab. Um den Anforderungen einer Anlage für solar erzeugten Strom gerecht zu werden, fasst man Solarzellen mittels mehrerer verschiedener Materialien zu einem Solarmodul zusammen. Dieser Verbund erfüllt folgende Zwecke:

Es gibt verschiedene Bauformen von Solarmodulen mit verschiedenen Arten von Solarzellen. Im Folgenden wird anhand des weltweit am häufigsten eingesetzten Modultyps der Aufbau erklärt.

Leistung eines Solarmodules

Die jeweils angegebene (Spitzen-)Nennleistung eines Solarmodules (in Wattpeak = Wp) wird nur bei Laborbedingungen von 1000W/m², 25°C Zelltemperatur und 90° Einstrahlungswinkel, Lichtspektrum AM 1,5g erreicht. Diese Normbedingungen gibt es in der Praxis nur selten. Entweder ist es dunkler, die Sonne steht niedriger oder im Sommer sind die Zellen wärmer. Jedes Modul reagiert auf die unterschiedlichen Lichtstärken/ Lichtfarben anders, so dass die effektive, aktuelle Leistung oder jährliche Ertrag zweier gleichstarker Modultypen stark unterschiedlich sein kann. Somit kommt es bei den tatsächlichen Tages- oder Jahreserträgen schon auf die Art und Qualität an und hochwertige, preisintensivere Module können meist erheblich mehr "einfahren" als ihre Billig-Konkurrenz.

Als Richtwerte kann man folgendes ansetzen: Täglich erzeugt (wandelt) ein unverschattetes Durchschnitts-Modul zwischen 0,5 (trüber, kurzer Wintertag) und 7 (klarer, langer Sommertag) Volllaststunden. D.h. ein 100 W-Modul bringt zwischen 50 Wh und 700 Wh Tagesertrag. Für Süddeutschland und die Schweiz kann man als Faustregel mit einem Jahresertrag von 1 kWh für jedes Watt Nennleistung (Wp) rechnen; von modernen Anlagen mit qualitativ hochwertigen und gut aufeinander abgestimmten Komponenten wird dieser Wert durchaus übertroffen. Der detaillierte Standort und die auf ihn abgestimmte Planung spielen dabei eine wichtige Rolle. Im Süden Europas sind diese Werte generell besser und im Norden schlechter. Während an klaren, sonnigen Sommertagen zwischen Nord und Süd nur wenig Unterschied besteht, sind die Gegensätze im Winter um so gravierender. Dies liegt daran, dass im Norden die Sommertage viel länger und die Wintertage erheblich kürzer sind und die Sonne dann dort kaum über den Horizont kommt. In einer Solarsimulation kann man aus Wetterdaten, insbesondere den Strahlungsdaten, und der geografischen Lage für den jeweiligen Standort typische Solar-Erträge ermitteln.

Arten von Solarmodulen

• Folien Rückseiten Module
• laminierte Glas-Glas-Module
• Glas-Glas-Module in Gießharztechnik
• Glas-Glas-Module in Verbundsicherheitsfolien-Technologie (PVB Folien)
• Dünnschicht-Module (CdTe, CIGSSe, CIS, a-Si, c-Si) hinter Glas oder als flexible Beschichtung, z.B. auf Kupferband
• Konzentrator-Module
  Das Sonnenlicht wird mit Hilfe einer Optik auf kleinere Solarzellen konzentriert. Damit spart man kostbares Halbleitermaterial, indem man es mittels vergleichsweise billiger Linsen gebündelt beleuchtet. Konzentratorsysteme werden meist in Verbindung mit III-V-Verbindungshalbleitern verwendet. Da für die Optik ein bestimmter Sonneneinfall (meist senkrecht) notwendig ist, erfordern Konzentratorsysteme immer eine mechanische Nachführung nach dem Sonnenstand.
• Fluoreszenz-Kollektor
  Diese besondere Form von Solarmodulen wandelt die einfallende Strahlung in einer Kunststoffplatte in eine besonders an die Solarzellen angepasste Wellenlänge um. Der Kunststoff ist dazu mit fluoreszierenden Farbstoffen dotiert. Die Sonnenstrahlung wird vom Farbstoff absorbiert und regt diesen zum Leuchten an. Die dabei emittierte, langwelligere Strahlung verlässt die Platte hauptsächlich an einer Stirnseite, an allen anderen Seiten wird sie durch Totalreflexion oder Spiegelung weitestgehend im Material gehalten. Die freie Stirnseite wird mit Solarzellen bestückt, die optimal für die durch den Farbstoff emittierte Wellenlänge geeignet sind. Durch das Stapeln mehrerer verschiedener Kunststoffplatten und Solarzellen, die jeweils auf einen anderen Wellenlängenbereich optimiert werden, kann der Wirkungsgrad erhöht werden, da hierdurch ein breiterer Spektralbereich des Sonnenlichtes ausgenutzt werden kann, als dies mit einer Solarzelle möglich ist.

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