1. Solarmodule

Auch Solargenerator genannt. Die Module nehmen das Sonnenlicht auf und wandeln es in elektrischen Strom um. Sie bestehen meistens aus mehreren, in Reihe geschalteten Solarzellen, welche über elektrische Leiter (in einigen Modulen an den silbernen Linien erkennbar) miteinander verbunden sind. Etwa 90% aller Solarzellen bestehen heutzutage aus Silizium – ein sehr häufig auf der Erde vorkommendes Element.

In den letzten Jahren sind die Solarmodule immer effizienter und größer geworden und die Kosten sind stetig gesunken – im Winter 2023/24 lagen sie wegen eines großen Überangebots zum Teil sogar unter dem Herstellungspreis. 

Solarmodule sind in beliebigen Größen und Farben erhältlich. Den Standard stellen heute Module mit einer Größe von etwa 1,70 m x 1,10 m dar. Die meisten werden als Halbzellen-Variante ausgeführt – diese sind durch ihre Aufteilung in zwei Modulteile besonders bei teilverschatteten Gebäuden vorteilhaft, da beide Modulhälften unabhängig voneinander weiter Strom liefern können. Inzwischen gibt es auch farblich angepasste Solarmodule oder Solar-Dachziegel. Diese können z. B. bei denkmalgeschützten Gebäuden für die Genehmigung eine Rolle spielen, sind jedoch oftmals etwas kostspieliger. 

Weitere Infos über verschiedene Modultypen- bzw. bauweisen Glas-Glas, Glas-Folien, bifaziale Module etc.) können im Artikel “Module” gefunden werden. 

2. Zelltypen: Monokristallin oder Polykristallin?

Solarmodule unterscheiden sich durch Struktur und Produktionsverfahren des Siliziums. Diese haben Auswirkungen auf die Herstellungskosten, aber auch auf die Leistungsfähigkeit. Heute werden hauptsächlich monokristalline Solarzellen am Markt angeboten. Da uns jedoch immer wieder Nachfragen zu diesem Thema erreichen, möchten wir Ihnen einen kurzen Überblick verschaffen.

Es wird zwischen folgenden Siliziumzellen unterschieden:

• Monokristalline Siliziumzellen
• Polykristalline Siliziumzellen und
• amorphe bzw. Dünnschichtzellen

Monokristalline Solarzellen werden aus reinen Siliziumkristallen gezüchtet (ähnlich wie man eine Kerze zieht) und in dünne Scheiben (sogenannte Wafer) geschnitten. Da die Züchtung der Kristalle in einem runden Block geschieht, werden sie anschließend so zugeschnitten, dass sie mit möglichst wenig Verschnitt auf dem Modul verbaut werden können. Lange Zeit erkannte man monokristalline Module daher an den achteckigen Siliziumzellen. Diese Zellen sind sehr effizient (Wirkungsgrade von 20-22%), aber die Herstellung ist etwas teurer. Heute werden fast ausschließlich die effizienten monokristallinen Zellen verbaut.

Polykristalline Solarzellen werden in Blöcke gegossen, welche anschließend in dünne Wafer gesägt werden. Hierbei entstehen verschiedene Kristallstrukturen, die den Solarzellen ihren bekannten, funkelnden Effekt verleihen. Beim Schneiden der Wafer entsteht kaum Verschnitt, die Produktion ist also etwas günstiger, und die Module können flächig mit Solarzellen belegt werden. Die Produktion polykristalliner Module war daher lange deutlich günstiger, wodurch sich die Module vor allem in den Anfangsjahren im Markt durchsetzten. Aufgrund der  verschiedenartigen Kristalle ist der Wirkungsgrad mit 15-20% jedoch etwas geringer als bei monokristallinen Solarzellen. 

Amorphe Solarzellen bestehen aus aufgedampftem Silizium. Da hierfür sehr wenig Material benötigt wird, ist die Herstellung sehr günstig. Allerdings sind die Wirkungsgrade mit 6-10% so gering, dass heutzutage kaum Module aus amorphen Silizium gefertigt werden. Anwendung finden sie hauptsächlich in kleinen Leistungsbereichen wie etwa Uhren und Taschenrechnern. 

3. Wechselrichter

Der Wechselrichter wandelt den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in den hausüblichen Wechselstrom um. Wechselrichter können mehrere Eingänge mit unterschiedlich vielen MPP (“Maximum Power Point”)-Trackern haben (typischerweise 1-3). Dies ist sinnvoll, wenn Module mit verschiedenen Ausrichtungen (zum Beispiel Ost- und Westseite des Daches) miteinander kombiniert werden – jeder MPP-Tracker sorgt für ein optimales Leistungsverhältnis.

Der Wechselrichter sollte auf die Leistung der Solarmodule angepasst sein. Bei kleineren Leistungen bis 3 kWp werden diese oft einphasig angeschlossen - das bedeutet, nur auf einer der drei im Haus verfügbaren Phasen wird eingespeist. Bei größeren Leistungen >3 kWp werden dreiphasige Wechselrichter genutzt, um die drei Phasen möglichst gleichmäßig zu belasten.

Viele Wechselrichter verfügen über eine LAN- oder WLAN-Schnittstelle, die es Ihnen ermöglicht, die Erzeugungsdaten Ihrer Solaranlage auch aus der Ferne zu überwachen. Das ist besonders relevant, wenn Sie Ihren Verbrauch auf die Stromerzeugung abstimmen möchten, um Ihre Eigenverbrauchsquote zu erhöhen.

4. Kabel

Die Solarmodule werden untereinander und mit den weiteren Komponenten mit speziellen Solarkabeln verschaltet. Diese verfügen im Normalfall über MC (sogenannte “Multi Contact”) Stecker, die das Verschalten schnell und verwechslungssicher ermöglichen. Vom Dach führen zwei (oder mehr) Kabel den Strom vom Solargenerator bis zum Wechselrichter und von dort zum Stromkasten bzw. Netzanschlusspunkt. Zum Verlegen werden meist alte Kamin- oder Kabelschächte genutzt, die am Dach vorhanden sind. 

5. Stromzähler

Um den ins Netz eingespeisten Strom vergütet zu bekommen, muss dieser gezählt werden. Alle Häuser verfügen bereits über Stromzähler, die den eingehenden Strom messen. Wird nun eine Solaranlage an den Hausanschluss ergänzt, muss der Zähler auch den Strom erfassen, der das Haus verlässt – ein sogenannter "Zweirichtungszähler" wird benötigt. Die ins Netz eingespeiste Menge wird dann nach dem EEG vergütet (siehe hierfür auch Vergütung/Vergütungsrechner)
In vielen Fällen muss der Stromzähler ausgetauscht werden. Für Anlagen bis 7 kWp reicht ein einfacher digitaler Zweirichtungszähler. Für größere Anlagen sind intelligente Messsysteme vorgeschrieben, sofern diese verfügbar sind. Die Kosten zum Messen des Stromes können auf den Kunden umgelegt werden. Dafür sind im Messstellenbetriebsgesetz Preisobergrenzen definiert. Für PV-Anlagen bis 15 kWp betragen diese 20 €/Jahr und beinhalten neben Betrieb und Abrechnung auch die Installation des Zählers.

Es kann vorkommen, dass im Zuge des Umbaus auch der Zählerschrank erneuert werden muss, falls der alte nicht genügend Platz für die neuen Komponenten aufweist. In diesem Fall muss mit Kosten von etwa 1.000-3.000 € gerechnet werden. 

6. Optional: Batteriespeicher

Ein Speicher hilft Ihnen, den tagsüber erzeugten Strom auch abends zu nutzen und damit Ihren Eigenverbrauchsanteil zu erhöhen. Jedoch steigen durch einen Speicher auch die Investitionskosten deutlich an, sodass ein wirtschaftlicher Betrieb des Speichers nicht garantiert ist. Ein Speicher ist für den Betrieb einer Anlage nicht notwendig, auch lässt er sich im Normalfall recht gut später nachrüsten. Bevor Sie sich für oder gegen einen Speicher entscheiden, sollten Sie sich also gut informieren und die ggf. vom Installateur versprochene Wirtschaftlichkeit überprüfen. In unserem Artikel Batterie / Speicher können Sie mehr dazu erfahren.

7. Optional: Moduloptimierer

Moduloptimierer sind zusätzliche elektronische Bauteile, die direkt am Modul verbaut werden. Sie sorgen dafür, dass jedes Modul bei unterschiedlichen Einstrahlungen in seinem eigenen Optimum arbeitet. Sie können dann Sinn machen, wenn mehrere Module mit unterschiedlichen Eigenschaften (z. B. Ausrichtung) oder Betriebspunkten (z. B. bei Verschattung) in einem Strang verschaltet sind. Bei ganzflächigen Verschattungen bringen sie keinen großen Vorteil - im Gegenteil, verbrauchen sie dann u. U. sogar mehr Strom für ihren Betrieb, als sie zusätzlich bereitstellen. Außerdem ist jedes zusätzliche elektronische Bauteil dem Verschleiß und der Witterung ausgesetzt. Wenn Sie ein verwinkeltes oder teilverschattetes Dach haben, sprechen Sie mit Ihrem Installateur ab, ob ggf. Moduloptimierer Sinn machen. Bei der Planung kann z.B. eine Verschattungssimulation durchgeführt werden. Beachten Sie auch, dass zahlreiche Wechselrichter bereits ein gutes Schattenmanagement bieten – die Zusatzinvestition sollte also gut abgewägt werden.