07_Wie werden aus Solarzellen Solarmodule?

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Wie werden aus Solarzellen Solarmodule?

Kristalline Siliziumzellen sind circa 10 x 10 cm oder 15 x 15 cm groß, Dünnschichtzellen je nach Herstellungsverfahren circa 60 x 100 cm. Um Solarmodule in der gewünschten Form und Größe zu erhalten und damit die gewünschte elektrische Leistung zu erzielen, werden mehrere Solarzellen miteinander verschaltet (entweder in Reihe oder parallel).

Zum Schutz vor Belastungen und Witterung werden die Solarzellen zwischen Glasscheiben und/oder Folien eingeschlossen („verkapselt“). Der Schichtenaufbau dabei sieht folgendermaßen aus:

  • Frontglasscheibe bzw. -folie,
  • Folie,
  • Solarzelle,
  • Folie und
  • Rückseitenglas bzw. -folie.

Diese Schichten werden miteinander laminiert. Dabei „verschmilzt“ bei hoher Temperatur die innere Folie mit den äußeren Schichten und der Solarzelle und bildet einen Verbund.

Es entstehen Glas-Glas-Module oder Glas-Folien-Module, je nachdem, ob für die Rückseite eine Glasscheibe oder eine Kunststofffolie verwendet wird. Die biegsamen Dünnschichtzellen können bei Bedarf auch ganz ohne Glas auskommen.

Abbildung 8: Schichtaufbau eines Solarmoduls, einmal als Glas-Folie-Modul (links), einmal als Glas-Glas-Modul (rechts) (Quelle: GrAT) Abbildung 8: Schichtaufbau eines Solarmoduls, einmal als Glas-Folie-Modul (links), einmal als Glas-Glas-Modul (rechts) (Quelle: GrAT)

Abbildung 8: Schichtaufbau eines Solarmoduls, einmal als Glas-Folie-Modul (links), einmal als Glas-Glas-Modul (rechts) (Quelle: GrAT)

Bei Standardmodulen wird für die Frontseite (die der Sonne zugewandte Seite) Einscheibensicherheitsglas verwendet und für die Rückseite eine Kunststoffverbundfolie (Poly-Vinyl-Fluorid, PVF). Die innere Folie ist meist aus EVA (Ethyl-Vinyl-Acetat).

Alternativ dazu kann die Solarzelle auch mit PVB-Folie (Poly-Vinyl-Bytural) zwischen zwei Glasscheiben eingeschlossen werden. Dadurch entsteht ein starker Aufbau ähnlich wie Verbundsicherheitsglas, und das Solarmodul kann damit auch z. B. als Überkopfverglasung oder als eigenständiges Fassadenelement in Gebäude integriert werden.

Eine zweite Methode neben dem Laminieren mit Folien ist das Einschließen von Solarzellen mit Gießharz. Dafür werden die Solarzellen zwischen zwei Glasscheiben befestigt und die Zwischenräume mit flüssigem Gießharz ausgefüllt, das dann aushärtet.

Eine dritte Möglichkeit ist, Dünnschichtzellen gleich auf dem Trägermaterial herzustellen (dabei wird, wie wir bereits wissen, eine sehr dünne Schicht Halbleitermaterial direkt auf das Trägermaterial, z. B. eine Glasscheibe oder auf Metallbahnen, aufgebracht). Auch diese Elemente lassen sich gut für die Gebäudeintegration verwenden.

Gestalten mit Solarmodulen

Nicht nur die einzelnen Solarzellen sind in verschiedenen Farben und Formaten erhältlich, auch die Solarmodule können unterschiedlich gestaltet sein, je nachdem, welche Gläser, Metalle und Folien verwendet werden. Auch mit der Entscheidung, wo die Module platziert werden, bieten sich viele gestalterische Möglichkeiten bei der Gebäudeintegration an.

Frontseitengläser: Die der Sonne zugewandte Seite soll so viel Strahlung wie möglich hereinlassen. Deshalb wird meist Weiß- oder Solarglas verwendet, das einen geringeren Grünanteil hat, oder strukturiertes Glas, das die Reflexion des Lichts verhindert. Auch entspiegeltes Glas ist möglich, aber teurer.

Rückseitengläser: Gläser für die Rückseite der Solarmodule können vielfältig gestaltet werden durch Einfärben, Beschichten, Emaillieren, Verspiegeln oder Bedrucken.
Folien: Die Kunststofffolien, die zur Verkapselung der Solarzellen verwendet werden, können transparent, weiß, blau, grün, grau, orange oder auch dunkelblau/schwarz sein. Dunkle Folien sollten aber nur auf der lichtabgewandten Seite eingesetzt werden und sind thermisch ungünstiger, weil sich das Modul stärker erwärmt.

Platzierung: Solarmodule können sowohl auf dem Dach installiert werden als auch direkt in die Gebäudehülle integriert werden. Wenn sie integriert werden, sind sie multifunktional und dienen nicht nur zur Energiegewinnung, sondern auch als Fassaden- oder Verschattungselement, zur Schall- und Wärmedämmung, als Sicht- und Witterungsschutz.

Abbildung 9: Halbtransparente Solarmodule für die Verschattung in einem Vordach (Quelle: Fa. Ertex Solar)

Abbildung 9: Halbtransparente Solarmodule für die Verschattung in einem Vordach (Quelle: Fa. Ertex Solar)



   

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