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Übersicht der verschiedenen Modularten

Momentan kommen hauptsächlich drei Techniken von Modularten zum Einsatz: Monokristalline Module, Polykristalline Module und Amorphe Module (umgangssprachlich auch Dünnschichtmodule, weitere Bezeichnungen: CdTe, CIGSSe, CIS, CIGS, CSG, a-Si, c-Si)
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Monokristalline Module

Die Zellen der monokristallinen Module werden aus einem Einkristall-Stab gesägt. Die Zellen bzw. Module haben durch die gleiche, homogene Ausrichtung der Kristallstruktur einen hohen Wirkungsgrad im Vergleich zu anderen Typen. Dieser beträgt bis zu 18%. Umso höher der Wirkungsgrad eines Moduls, desto mehr Leistung kann auf einer zur Verfügung stehenden Fläche montiert werden. Durch den hohen Produktionsaufwand sind die monokristallinen Module auch am teuersten.

Polykristalline Module

Polykristalline Zellen werden in Blöcken vergossen und anschließend in Scheiben gesägt. Die Kristallstruktur ist durch die unregelmäßige Anordnung der Vielkristalle inhomogen und durch die Musterung gut erkennbar. Der Wirkungsgrad poly- oder auch multikristalliner Module ist geringer als der von monokristallinen Modulen und beträgt ca. 11 - 14%. Durch den vergleichsweise geringeren Fertigungsaufwand haben polykristalline Module ein gutes Preis/Leistungsverhältnis. Die Ertragsaussichten von polykristallinen Modulen sind im Vergleich zu monokristallinen Modulen pro installiertem kWp jedoch nicht geringer.

Neu sind die sogenannten "Quasi-monokristallinen Module". Dabei handelt es sich um einen Zwitter aus mono- und polykristallinen Modulen. Es gibt noch weitere Techniken, wie die weiter unten beschriebene Farbstoffzelle, die aber kaum oder überhaupt nicht als Module auf Dächern zum Einsatz kommen.

Amorphe Module, Dünnschicht

Dünnschichtmodule sind um ein vielfaches dünner als kristalline Module. Sie werden durch Aufdampfen von Silizium auf eine Trägerschicht hergestellt (Amorph = ohne Gestalt, ohne geordnete Strukturen). Die Schichtdicke beträgt maximal 2 µm. Durch den erheblich reduzierten Einsatz von Silizium und dem vergleichsweise einfachen Herstellungsprozess sind die Herstellkosten mit Abstand am geringsten. Der aufwändige Prozess des Zerschneidens von Siliziumblöcken entfällt.

Man unterscheidet folgende Techniken für Dünnschicht Module:

  • a-Si (amorphes Silizium)
    Silizium ist das gängigste Material bei Dünnschichtmodulen.
    Herstellerauszug: Ersol, Inventux, Malibu (Schüco), Schott-Solar, Sharp
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  • CIS- oder CIGS-Dünnschicht Module
    Das Halbleitermaterial dieser Module besteht aus Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid. Der Wirkungsgrad erreicht mittlerweile bis zu 12%. Unter Laborbedingungen werden bereits Werte von annähernd 20% erreicht.
    Herstellerauszug: Würth Solar, Sulfurcell Solartechnik, Odersun AG
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  • CdTe - Dünnschicht Module
    Durch die Kombination von Tellur und Cadmium wird die Verbindung Cadmium-Tellurid (CdTe) hergestellt. Diese Verbindung mit Halbleitereigenschaften ist eine stabile Verbindung der beiden Elemente. Da das Schwermetall Cadmium enthalten ist, werden z.B. von First Solar die Rücknahme der Module nach Deinstallation zugesichert.
    Herstellerauszug: First Solar, Calyxo GmbH (Q-Cells-Gruppe), Abound Solar, Bloo-Solar, China Nuvo Solar Energy
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  • CSG - Dünnschicht Module (kristalline Dünnschicht)
    Bei der Herstellung von CSG (Crystalline Silicon on Glass) kommt Silizium nicht in Form von Wafern zum Einsatz, sondern es wird aus Silangas gewonnen. Dabei wird eine dünne Siliziumschicht mit einer Dicke von weniger als 0,002 mm direkt auf eine strukturierte Glasscheibe aufgebracht.
    Hersteller: CSG Solar
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  • Tandemmodule
    Bei dieser Technik werden Zellen mit Silizium unterschiedlicher Struktur hintereinander geschaltet. Diese Tandem-Module erreichen einen höheren Wirkungsgrad als herkömmliche siliziumbasierte Dünnschichtmodule. Die Kombination einer amorphen mit einer mikrokristallinen Zelle wird als mikromorphe Zelle bezeichnet. Die mikromorphe Zelle ist eine Weiterentwicklung und Optimierung der Tandemzelle aus amorphem Silizium.
    Hersteller: CTS, Inventux

Der Wirkungsgrad ist mit durchschnittlich 6-8% deutlich geringer als bei mono- oder polykristallinen Modulen. Durch neue Techniken wird der Abstand zwischen kristallinen und Dünnschichtmodulen aber immer geringer.

Module mit Farbstoffzellen bzw. Grätzelzellen

Farbstoffzellen werden mit einer vollkommen anderen Technologie hergestellt, als kristalline oder amorphe Solarzellen. Wie es funktioniert habe ich im PV-Lexikon beschrieben. Die Herstellkosten solch einer Zelle beträgt nur ein Fünftel der Herstellkosten kristalliner Zellen. Das große Problem bei der Umsetzung besteht in der Stabilität des Farbstoffes und damit in der Lebensdauer der Solarzellen. Es ist bisher nicht gelungen, Zellen mit einer Lebensdauer von 20 Jahren und mehr zu realisieren. Daher werden Module mit Farbstoffzellen nicht für den Einsatz in Photovoltaikanlagen angeboten.

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Dieser Artikel wurde erstellt von: Christian Märtel, Redakteur www.Photovoltaik-Web.de
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