Solarmodule

Solarmodule werden in unterschiedlicher Qualität angeboten. Der grundlegende Aufbau der Solarzellen ist meist ähnlich, der wesentliche Unterschied besteht in dem Halbleitermaterial, welches das Licht in Strom umwandelt.

Die zentrale Komponente eines Solarmoduls ist der Halbleiter, in dem das Sonnenlicht absorbiert und in elektrischen Strom umgewandelt wird. Die übrigen Komponenten dienen dazu, diesen Halbleiter vor Beschädigungen zu schützen und die gesamte Konstruktion praktisch handhabbar zu machen. Oberhalb und unterhalb der Halbleiterschicht befindet sich je eine Schicht, die dem Schutz vor Feuchtigkeit dient. Zumindest die obere dieser Schichten muss eine sehr gute Lichtdurchlässigkeit aufweisen. Zum Einsatz kommen Gießharz und spezielle Kunststofffolien. Die obere Abdeckung der Solarzelle besteht aus einem speziellen Solarglas, das nur wenig Licht absorbiert. Um auch Reflexionen des einfallenden Lichts zu minimieren, wird eine spezielle Antireflexschicht aufgetragen. Diese gesamte Konstruktion wird mit einem stabilen Rahmen versehen, der eine einfache Montage sowie eine Zusammenschaltung mehrerer Solarmodule ermöglicht.

Die meisten Solarmodule nutzen Siliziumkristalle zur Stromerzeugung. Diese Kristalle werden künstlich hergestellt, die Größe der Kristalle beeinflusst die Kosten der Herstellung erheblich. In den meisten Fällen werden daher zahlreiche kleinere Kristalle in einer Solarzelle genutzt. Solche Solarmodule werden als polykristalline oder auch multikristalline Module bezeichnet. An den Übergängen zwischen den einzelnen Kristallen treten Verluste auf, weswegen es grundsätzlich vorteilhaft ist, nur einen großen Kristall einzusetzen. Solche monokristallinen Solarzellen weisen einen höheren Wirkungsgrad auf, sind aber in der Herstellung deutlich teurer. Der Energieaufwand für die Gewinnung großer Kristalle ist sehr hoch. Daher brauchen monokristalline Zellen trotz des höheren Wirkungsgrades länger, bis sie die zur Herstellung verbrauchte Energie wieder geliefert haben.

Sogenannte Dünnschichtzellen basieren auf einer einfachen Überlegung: Da das Licht ohnehin zum größten Teil in einer sehr dünnen Schicht nahe der Kristalloberfläche absorbiert wird, kann auf den Einsatz massiver Kristalle prinzipiell verzichtet werden. In Dünnschichtzellen wird der Halbleiter auf den Träger aufgedampft, wobei eine Vielzahl verschiedener Materialien zum Einsatz kommt. Die Vorteile dieser Technologie sind die niedrigeren Kosten und das deutlich geringere Gewicht der Module. Dem steht als Nachteil ein geringerer Wirkungsgrad gegenüber.

An der Entwicklung neuer Typen von Solarmodulen wird intensiv gearbeitet. Zwei Entwicklungen stehen dabei im Zentrum. Als aussichtsreich gilt die organische Photovoltaik, in der dünne Folien aus organischen Halbleitern zum Einsatz kommen. Noch sind die Wirkungsgrade vergleichsweise niedrig, aber dennoch kann diese Technologie bereits heute auf erhebliche Vorteile verweisen. Es können sehr flexible und leichte Module hergestellt werden, die sogar zusammengerollt in der Tasche transportiert werden können. Die Herstellungskosten wären zumindest in der Massenproduktion sehr günstig, die allerdings noch nicht angelaufen ist. Eine zweite Entwicklung mit großem Potenzial sind Konzentratorsolarzellen. Diese greifen die aus der Solarthermie bekannte Idee auf, das Licht vor dem Auftreffen auf die Module zu bündeln. Bereits heute gelingt es, auf diese Weise den Wirkungsgrad der Module ungefähr zu verdoppeln.

Die klassische kristalline Solarzelle bekommt zunehmend Konkurrenz, die für spezielle Einsatzgebiete optimiert ist. Dünnschichtzellen zeichnen sich durch niedrige Preise aus, organische Solarzellen darüber hinaus durch breite Einsatzmöglichkeiten aufgrund ihrer leichten und flexiblen Bauweise. Beiden erreichen noch nicht den Wirkungsgrad kristalliner Module. Konzentratorsolarzellen sind in der Herstellung noch recht teuer, erreichen dafür aber den besten Wirkungsgrad.