Das Wichtigste in Kürze
Solarmodule bestehen meist aus Silizium, das als monokristalline, polykristalline oder Dünnschichtzelle verarbeitet wird. Neben dem Halbleiter sind Glas, Kunststoff, Aluminium und spezielle Folien zentrale Komponenten. Die Materialwahl beeinflusst Effizienz, Preis, Optik und Nachhaltigkeit der Module.
Zusätzliche hilfreiche Inhalte
Solarmodule – Aufbau, Funktion, Komponenten und Unterschiede
Solarmodule, auch Photovoltaikmodule oder umgangssprachlich Solarpanels genannt, wandeln Sonnenlicht in Strom um. Egal, wie und wo sie eingesetzt werden – Ihr Kern ist die Solarzelle. Monokristalline Glas-Folie- oder Glas-Glas-Solarmodule sind heute der Standard für die meisten Montagearten wie frei stehende Solarinstallationen, klassische, angebaute Photovoltaikanlagen sowie Indach-Solaranlagen. Auch für Solarfassaden kommen sie zum Einsatz. Weniger verbreitete Varianten wie Dünnschichtmodule oder Farbstoffzellen finden in Nischenlösungen wie manchen Solardachziegeln oder individuellen Sonderlösungen Anwendung.
Wie funktionieren Solarzellen?
Solarzellen bestehen aus einem Halbleitermaterial, meist Silizium, das durch den sogenannten photoelektrischen Effekt elektrische Energie erzeugt. Trifft Licht auf die Solarzelle, werden Elektronen im Halbleiter angeregt und erzeugen so Gleichstrom. Mehrere Zellen werden zu einem Modul verschaltet, das wiederum von weiteren Schichten geschützt und stabilisiert wird.
Nicht zu verwechseln sind Photovoltaikmodule mit Solarthermiemodulen. Diese bestehen meist aus Glasröhren, funktionieren gänzlich anders und werden zum Heizen oder für die Warmwasseraufbereitung eingesetzt.
Glas-Folie-Module vs. Glas-Glas-Module
Glas-Folie-Module sind die Standardvariante: Die Zellen sind zwischen einer Glasscheibe und einer Kunststofffolie eingebettet. Glas-Glas-Module sind auf Vorder- und Rückseite mit Glas geschützt und dadurch besonders langlebig und robust, aber auch schwerer und teurer. Sie eignen sich vor allem für anspruchsvolle Umgebungen und haben eine lange Lebensdauer.
Die Lebensdauer moderner Solarmodule beträgt in der Regel 25 bis 30 Jahre – die meisten Hersteller geben auch so lange Produkt- und Leistungsgarantie. Danach liefern sie meist noch immer Strom, aber mit leicht reduziertem Wirkungsgrad.
Verschiedene Modul-Typen im Überblick
PV-Module müssen nicht nur leistungsfähig, sondern auch bezahlbar sein. Derzeit sind folgende Modultypen verbreitet für den Einsatz im eigenen Zuhause oder Unternehmen, die sich neben der Optik vor allem in Sachen Wirkungsgrad und Leistung unterscheiden:
- Monokristalline PV-Module (Industriestandard)
- Polykristalline Module (vor allem bei bestehenden Anlagen, ist aber eine Auslauftechnologie)
- Dünnschichtzellen-Module (Nische, Spezialfälle)
- CIGS-Module (Nische, Spezialfälle)
Monokristalline Solarmodule
Monokristalline Solarmodule sind schon lange am Markt und werden stetig weiterentwickelt. Ihre Herstellung erfolgt mittels Siliziumschmelze, wobei die monokristallinen Solarzellen in einkristalline Stäbe gezogen und in dünne Scheiben gesägt werden. Diese Herstellung erreicht relativ hohe Wirkungsgrade von über 20 Prozent und eine Lebensdauer der Solarzellen von etwa 30 Jahren.
Monokristalline Module sind sehr effektiv bei direkter Sonneneinstrahlung und eignen sich dementsprechend gut für hohe Leistungen bei fast allen Dachflächen.
Polykristalline Solarmodule
Polykristalline Zellen werden kaum noch verbaut, da ihre Effizienz deutlich geringer ist als die von monokristallinen Modulen und sie daher preislich auch nicht interessant sind. Eine Ausnahme bilden z.B. Recycling-Module. Falls eine bestehende Anlage demontiert werden muss, werden intakte polykristalline Module teilweise wieder auf anderen Gebäuden installiert anstatt dem Recycling-Prozess zugeführt.
Dünnschicht-Module & CIGS-PV-Module
Eine neuere Entwicklung sind Dünnschicht-Module. Ihre Schichtdicke beträgt maximal 1 Mikrometer. Zum Vergleich: Ein durchschnittliches menschliches Haar besitzt eine Dicke von etwa 50 bis 80 Mikrometern.
Dünnschichtzellen-Module sind verhältnismässig kostengünstig, haben allerdings einen noch niedrigeren Wirkungsgrad als polykristalline Module. Sogenannte CIGS-Module (Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid) gelten als Weiterentwicklung der Dünnschicht-Module und bringen bei schlechten Lichtverhältnissen und schwierigen Dachausrichtungen trotzdem vergleichsweise hohe Leistungen. Mit dieser Technologie sind leichte und flexible Solarmodule möglich.
Erst am Anfang des kommerziellen Einsatzes stehen Farbstoffzellen. Diese funktionieren nach dem Prinzip der technischen Photosynthese. Alle Dünnschicht-Module sind aktuell im Eigenheim noch nicht im Einsatz, könnten aber in der Zukunft durchaus noch interessant werden.
Übersicht über die verschiedenen Modultypen von Solarpanels
| Modultyp | Bestandteile | Farbe | Wirkungsgrad (Richtwert) | Flächenbedarf für 1 kWp (Richtwert) |
|---|---|---|---|---|
| Monokristalline PV-Module | Wenige grosse Siliziumkristalle | Dunkelblau, schwarz und grau | 20 - 25% | 4 - 6 m² |
| Polykristalline PV-Module | Viele kleine Siliziumkristalle | Blau oder silbergrau | 12 - 17% | 7 - 10 m² |
| Dünnschichtzellen-Module | Dünnschicht besteht aus kristallinem Silizium, Cadmium-Tellurid, Galliumarsenid oder Kupferindiumselenid | Rotbraun, dunkelgrün bis hin zu schwarz | 6 - 10% | 10 - 12 m² |
| CIGS-Modul | Verbindung aus Kupfer, Indium, Gallium, Schwefel und Selen | Unbedruckt oder in vielen Farbvarianten | 14 - 17% | 10 - 15 m² |
| Farbstoffzellen (Grätzel-Zelle) | Zwei Glas-Elektroden mit mehreren Beschichtungen und lichtempfindlichem Farbstoff | Beliebige Farbwahl möglich | 2 - 8% | 20 - 30 m² |
Designaspekte und Gestaltung von Solarmodulen
Die optische Erscheinung von Solaranlagen ist nicht nur für den eigenen Geschmack wichtig. Auch rund um die Denkmalpflege sind Gestaltungsmöglichkeiten der Photovoltaik-Module zu beachten.
Vor allem bei Indach- und Fassadenanlagen gibt es betreffend farbliche Gestaltung heutzutage viele Möglichkeiten. Da diese Module und Systeme jedoch kostspielig sind kommen sie meist bei Projekten zum Einsatz, bei welchen die Gestaltungsvorgaben strenger sind (z.B. durch Denkmalschutz oder Ortsbildschutz).
Keramischer Digitaldruck ermöglicht eine Vielzahl an Gestaltungsmöglichkeiten und sogar mehrfarbige Bilder. Diese Motiv-Solarzellen sind allerdings für den Einsatz im Eigenheim eher ungeeignet und äusserst kostspielig.
Bei preiswerten Standardmodulen ist gibt es nicht viele Individualisierungsmöglichkeiten. Grundsätzlich gibt es folgende Optionen:
- Fullblack oder Standardoptik mit weissem Backsheet
- Mit oder ohne Blendschutz
- Selten mal farbige Standardmodule
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CKW empfiehlt Ihnen, bei Solarmodulen vor allem auf einen hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig moderatem Preis zu achten. Welche Lösung für Ihre individuelle Solaranlage die beste ist, erklären Ihnen unsere erfahrenen Solarfachleute im persönlichen, unverbindlichen Beratungsgespräch.
Umweltaspekte und Nachhaltigkeit von Solarmodulen
Die Nachhaltigkeit von Solarmodulen hängt stark von den verwendeten Materialien und dem Herstellungsprozess ab. Silizium ist zwar reichlich vorhanden, die Herstellung ist jedoch energieintensiv. Moderne Entwicklungen setzen verstärkt auf Recycling und den Einsatz von recycelten oder biologisch abbaubaren Kunststoffen, etwa bei der Rückseitenfolie oder der Einbettungsschicht. Silizium, Glas und Metalle lassen sich zurückgewinnen, Kunststoffe werden teils energetisch verwertet. Beim Kauf sollten Sie auf Hersteller mit Rücknahme- und Recyclingprogrammen setzen.
Obwohl heute erst wenige Anlagen rezykliert werden müssen, hat die Schweiz bereits ein gut funktionierendes Recycling-System aufgebaut. Finanziert wird dieses durch eine vorgezogene Recyclinggebühr, die beim Kauf der PV-Anlage erhoben wird. Organisiert wird das System seit 2013 von SENS eRecycling und dem Fachverband Swissolar. Die Inhaber des Qualitätslabels «Die Solarprofis» verpflichten sich, die vorgezogene Recyclinggebühr bei PV-Modulen zu bezahlen. CKW trägt dieses Label seit vielen Jahren.
Wird eine PV-Anlagen später abgebaut, holt SENS die demontierten PV-Module vor Ort ab und liefert sie zu einem PV-Recycler. Über 75 Prozent eines Moduls können heute bereits wiederverwendet werden.
Alte Module können auch 1 zu 1 wiederverwertet werden, wenn sie technisch noch einwandfrei funktionieren. Erfahren Sie hier mehr. Wissenschaftliche Informationen dazu findet man auch auf der Webseite des Fraunhofer Instituts.
Häufige Fragen
Neben Dünnschichttechnologien, Farbstoffzellen und neuen Halbleitermaterialien wie CIGS (Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid) oder Cadmiumtellurid (CdTe) wird besonders an Recycling-Technologien gearbeitet. Hersteller setzen zunehmend auf biologisch abbaubare oder recycelte Kunststoffe für die Einbettung und Rückseitenfolien, was die Nachhaltigkeit weiter verbessert. Die Weiter- und Wiederverwertung von Solarmodulen spielt eine zentrale Rolle bei der Zukunft der Technologie.
Neue Materialien wie z.B. Perowskit könnten den Wirkungsgrad von Solarmodulen in Zukunft deutlich erhöhen. Diese Technologie ist jedoch noch nicht marktreif.
Monokristalline Siliziumzellen sind besonders langlebig und zeigen auch nach 25 bis 30 Jahren nur geringe Leistungsverluste. Polykristalline Module altern etwas schneller, sind aber ebenfalls robust.
Dünnschichtmodule sind empfindlicher gegenüber Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen. Unter wechselhaften Klimabedingungen – mit Schnee, Frost, Hagel und starker UV-Strahlung – ist die Qualität der Schutzschichten (Glas, Kunststoff, Rahmen) entscheidend. Glas-Glas-Module bieten hier Vorteile, da sie weniger anfällig sind. Insgesamt gilt: Hochwertige Materialien und eine sorgfältige Verarbeitung minimieren den Wirkungsgradverlust und verlängern die Lebensdauer der Module.