1. Auf welche Modul-Merkmale sollte ich achten?

In Bezug auf die Qualität und Leistung unterscheiden sich die meisten Modelle oftmals nur geringfügig. Um Ihnen dennoch bei der Beurteilung zu helfen, haben wir Ihnen die wichtigsten Merkmale von Solarmodulen zusammengestellt: 
 

• Größe und Leistung der Module: Die Standardmodule für Dachanlagen haben Abmessungen von ca. 1,70 x 1,10 m und erreichen Nennleistungen von 380-450 Wp. Sollten bei Ihnen kleinere Module geplant sein, kann dies auch mit der Beschaffenheit Ihres Daches zusammenhängen. Je kleiner die Modulfläche des Einzelmoduls, desto geringer ist folglich auch dessen Leistung, weil weniger Solarzellen verbaut wurden.
• Wirkungsgrad: Neben der Leistung ist der Wirkungsgrad eine weitere Möglichkeit, um die Solarmodule zu bewerten. Neue monokristalline Module haben einen Wirkungsgrad von mindestens 20 %. Es gibt aber auch Hochleistungsmodule mit aktuell bis zu 24 % Wirkungsgrad. Je höher der Wirkungsgrad, desto effizienter das Modul!
• Die Modultypen: Solarmodule unterscheiden sich hinsichtlich der Zelltechnologie, der Art und Weise des Modulaufbaus und der Verschaltung der Zellen. Heute werden meistens monokristalline Solarzellen verbaut, da diese den höchsten Wirkungsgrad aufweisen. Sie sind an ihrer fast schwarzen und einheitlichen Färbung zu erkennen. Die geläufigsten Bauweisen sind Glas-Glas oder Glas-Folie. Einen Vergleich der Modultypen finden Sie in Menüpunkt 2: Welche Varianten des Modulaufbaus und der Verschaltung gibt es?
• Hersteller / Herkunftsland: Die meisten Module stammen aus China. Wenn Ihnen eine deutsche oder europäische Produktion wichtig ist, sollten Sie bei den Modulherstellern genau recherchieren, welche Teile der Produktion in Europa stattfinden. Die Wafer der Solarzellen kommen überwiegend aus asiatischen Ländern. Dennoch gibt es Hersteller oder einzelne PV-Module, bei denen besonders auf die lokale und ökologische Produktion geachtet wird. Als Hersteller deutscher Module sind uns aktuell (Stand: Juli 24) - ohne Anspruch auf Vollständigkeit - Heckert in Chemnitz, Solarwatt in Dresden, Aleo im brandenburgischen Prenzlau, Axitec und AxSun in Baden-Württemberg bekannt.
• Preise: Wenn Sie einen Verkaufspreis für die angegebenen Module vorgeschlagen bekommen, kann es sich lohnen, die gleichen Module im Internet zu recherchieren, um Vergleichspreise zu erhalten. Sollte das Angebot stark von den im Internet verfügbaren Modellen abweichen, können Sie hier nachverhandeln.
• Garantie: Viele Hersteller bieten Leistungs- oder Produktgarantien für ihre Solarmodule von bis zu 25 Jahren. Es gibt aber besonders robuste Module, bei denen Garantieversprechen von 30 bis 40 Jahren gegeben werden. Überprüfen Sie die Details und Vertragsbedingungen.
• Optik und Rahmen: Die meisten Module werden durch einen Aluminiumrahmen vor äußeren Einwirkungen (z. B. Stößen) geschützt und mit Hilfe einer Dichtung gegen Feuchtigkeit versiegelt. Sollten Sie optische Vorzüge haben, können Sie beispielsweise auf die Rahmenfarbe achten. Am weitesten verbreitet sind Silber und Schwarz. Es gibt aber auch rahmenlose Glas-Glas-Module. Wenn die Modulkomponenten wie Solarzelle, Anti-Reflektionsschicht, Modul-Rückseitenfolie, und Modulrahmen schwarz sind, spricht man von "All-Black-Modulen". PV-Module gibt es mittlerweile auch in anderen Farben.

2. Modulaufbau und Verschaltung - Welche Varianten des gibt es?

Photovoltaik kommt heutzutage nicht mehr ausschließlich in der Form klassischer Dachmodule zum Einsatz. Es gibt eine Vielzahl von Modul-Arten, die der solaren Stromerzeugung viele neue Möglichkeiten bieten.
 

Standard-Modultypen
 

• Glas-Glas und Glas-Folien Module: Hier wird der Modulaufbau, genauer gesagt: die Modulrückseite unterschieden. Glas-Folien Module werden rückseitig von einer Folie geschützt. Bei einem Glas-Glas Modul sind Vorderseite und Rückseite von einer Glasschicht geschützt. Der restliche Modulaufbau ist identisch.
  
  Die Unterschiede: Die zusätzliche, rückseitige Glasscheibe bei Glas-Glas Modulen sorgt für eine dampfdichte und unempfindliche Versiegelung des Moduls und verleiht ihm eine höhere Robustheit, etwa gegen Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit, UV-Strahlung oder Schneelasten. Zusätzlich sorgt der symmetrische Aufbau der Glas-Glas Module dafür, dass sich die Gefahr von Mikrorissen an den Solarzellen oder Zellverbindern reduziert. In Bezug auf Brandsicherheit wird das Glas-Glas-Modul ebenfalls als sicherer eingestuft als Glas-Folien Module. Dafür sind Glas-Folien-Module leichter, denn das zusätzliche Glas schlägt sich auch im Gewicht nieder. Ein klassisches Glas-Glas Modul wiegt ca. 25 kg, ein Glas-Folien Modul nur ca. 20 kg. Mittlerweile gibt es allerdings auch sehr stabiles 2 mm-Glas, sodass Glas-Glas Module nicht schwerer werden, als ein herkömmliches Glas-Folien Modul, welches für die Stabilität auf eine 4 mm dicke Frontscheibe benötigt. Weil die Glas-Glas Module robuster und langlebiger sind, gewähren Hersteller Garantien von bis zu 40 Jahren. Jedoch kosten die Glas-Glas Module etwas mehr als die Glas-Folien-Variante. Die längere Lebensdauer relativiert die höheren Anschaffungskosten. Aktuell kommen Glas-Folien-Module noch am häufigsten zum Einsatz, es zeichnet sich aber ein Trend in Richtung Glas-Glas-Module ab.

• Vollzellen und Halbzellen-Modul: Da der Trend bei Solarmodulen in Richtung größerer Zellen geht, dies aber mit größeren Verlusten einhergeht, werden bei vielen Modulen mittlerweile die Wafer in zwei Teile geteilt - aus Vollzellen werden Halbzellen (half-cut-cells). Statt 60 oder 72 Vollzellen kommen so doppelt so viele halbe Zellen zum Einsatz. Vollzellen und Halbzellen unterscheiden sich also hinsichtlich der Zellanordnung und Verschaltung ‒ die Zelltechnologie (kristalline Siliziumzellen) verändert sich nicht. 
  
  Bei Vollzellenmodulen werden die Zellen in drei Zellstrings in Reihe geschaltet. Kommt es hier zu einer Verschattung durch Bäume oder Schornstein, kann es passieren, dass der gesamte Modulteil von einem Leistungsverlust der verschatteten Zelle betroffen ist. Halbzellenmodule bringen hier eine weitere Neuerung mit: Auch das Modul wird in zwei Hälften unterteilt und beide Segmente werden parallel miteinander verschaltet. Der Vorteil: Sollte eine Verschattung nur einen Teil des Moduls betreffen, kann die andere Hälfte noch ihre volle Leistung erbringen. Innerhalb der zwei parallel geschalteten Teile gibt es, wie bei den Vollzellenmodulen, drei in Reihe geschaltete Zellstränge. Aufgrund des neuen Zellaufbaus haben Halbzellenmodule einen 2-4 % höheren Wirkungsgrad als Vollzellenmodule, sodass sie heutzutage schon den Standart auf dem europäischen Markt abbilden. 

• Bifaziale Module: Bifazial bedeutet “zwei Seiten” und verweist darauf, dass diese Module von beiden Seiten das Sonnenlicht aufnehmen können. Das direkte Sonnenlicht an der Oberseite sowie die reflektierte Strahlung an der Rückseite. Besonders bei freistehenden Anwendungen (z. B. Zäunen) oder stark reflektierenden Untergründen kann dies den Ertrag erhöhen. Bei Dachanlagen ist der Mehrwert jedoch geringer: Je kleiner der Abstand zwischen Dachhaut und Modul-Unterseite, desto geringer ist der Nutzen dieser Technologie.

Besondere PV-Module
 

• Farbige Solarmodule: Durch Einfärbung des Schutzglases oder einer veränderten Antireflexionsschicht auf der Solarzelle können PV-Module in allen Farben produziert werden. Allerdings geht die Modifikation der optimalen, dunklen Modulausführung meist mit einer geringeren Leistung einher. Weiterhin sind farbige Module teurer als herkömmliche. Trotzdem stellen rote oder kupferbraune Module einen Kompromiss dar, wenn das äußere Erscheinungsbild des Dachs erhalten bleiben soll - ob als Aufdach-Anlage oder im Dach integriert. Für denkmalgeschützte Häuser können die farbigen Module die Genehmigung erleichtern.
   
• Solardachziegel: Es gibt farbige Dachziegel mit integrierten monokristallinen oder amorphen Solarzellen. Sie können die Dachpfannen ersetzen und so insbesondere bei Neubauten oder Dachsanierungen interessant sein, um Dachziegel und
  Material einzusparen. Ebenso viel Potenzial haben sie darüber hinaus beim optischen Erhalt eines denkmalgeschützten Gebäudes. Der Nachteil: Jede Dachpfanne muss einzeln verschaltet werden ‒ das erhöht Installationsaufwand und Kosten. Es gibt mittlerweile auch Solardachziegel, die größer sind und gleich 4 Dachpfannen ersetzen.
   
• Solarzäune und Geländer: Sicherheit und Stromproduktion lassen sich durch Solar-Geländer oder -gartenzäune kombinieren. Hier können sich bifaziale Module besonders lohnen, die auch reflektierende Strahlung von der Rückseite absorbieren. Aber ebenso können herkömmliche Glas-Glas Module zum Einsatz kommen, auch in semi-transparenter Ausführung. Weitere Informationen haben wir im Artikel Garten-PV zusammengetragen.
   
• Dünne und flexible Module: Es gibt semi-flexible und flexible Module ohne Alu-Rahmen. Semi-flexible Module bestehen meist aus monokristallinen Zellen auf Siliziumbasis, die in dickere Folien eingefasst werden. Sie werden oft im Campingbereich und bei Balkonkraftwerken eingesetzt, da sie ohne Glasscheibe und Alurahmen wesentlich leichter sind, bei gleichem Wirkungsgrad.Flexible Module können auf unterschiedlichsten Oberflächen aufgeklebt werden. Die Flexibilität wird durch besonders dünne Zelltechnologien und Trägerfolien ermöglicht. Die Lebensdauer und Wirkungsgrade sind aber oftmals geringer. 

• Balkonsolar: Relativ einfach auch für Mieter:innen umzusetzen sind Balkon- oder Stecker-Solaranlagen, die durch Halterungen am vorhandenen Balkon befestigt werden. Es werden hauptsächlich monokristalline Module mit Alurahmen oder semi-flexibel eingesetzt. Meistens haben Steckersolargeräte den Wechselrichter direkt am Modul verbaut und können nach der Mon- tage einfach in die Steckdose eingesteckt werden. Sollte sich unter dem Balkon ein Gehweg befinden, können besondere Vorschriften gelten. In jedem Fall sollte eine gute Absicherung des Modul gegen Stöße und Sturm sichergestellt werden.
   
• Transparente Module: Ideal geeignet für Terassendach, Carport, Veranda oder Wintergarten sind (Semi-) Transparente Solarmodule, die einen Teil des Sonnenlichts durchlassen. Sie bestehen meistens aus monokristallinen Zellen, deren Zwischenräume durch Glas oder Folie transparent ausgeführt sind. Als Glas-Glas Modul können sie die eigentliche Glasüberdachung ersetzen. Darüber hinaus gibt es noch organische Solarzellen, die vollständig transparent und für das menschliche Auge nicht sichtbar sind. Mit lediglich 4%-Wirkungsgrad besteht hier noch viel Forschungsbedarf.
   
• Fassaden / Vertikale PV: Fassadenanlagen bringen 20-30 % weniger Ertrag als die gleich ausgerichtet Dachanlage. Aber es gibt auch Vorteile: Die Südfassade bringt bei tiefstehender Sonne im Winterhalbjahr einen höheren Ertrag als das Dach. Und Schnee haftet kaum. Zur Anbringung können herkömmliche Module mittels spezieller Halterungen an der Fassade befestigt werden.
   
• Indach-Anlagen: Indach-Anlagen werden anstelle der Dachpfannen direkt in das Dach eingesetzt und bilden somit die Dachhaut. Nicht jeder Dachtyp ist hierfür geeignet. Bei Neubau, Sanierung oder Dächer mit geringer Traglast können sie (ähnlich wie Solarziegel) eine günstige Alternative sein, anstelle einer neuen Dacheindeckung mit Aufdach-PV. Wichtig ist eine gute Hinterlüftung, um die Leistung der Module nicht zu beeinträchtigen. Das ist bei Indach-Anlagen schwieriger zu bewerkstelligen als bei Aufdach-Anlagen, die mit etwa 10 cm Abstand zwischen Dach und Modulen gebaut werden.

3. Welche Zelltechnologien gibt es?

Solarmodule bestehen aus elektrisch miteinander verbundenen Solarzellen. Innerhalb der Solarzelle entsteht der elektrische Strom mit Hilfe von Halbleitern. Bei den üblichen mono- und polykristallinen Modulen kommt Silizum als Halbleiter zum Einsatz. Es gibt aber auch Solarzellen mit anderen Halbleitermaterialien.
 

Silizium-basierte Zelltechnologien

Die meisten Solarmodule bestehen aus Solarzellen mit silizium-basierten Halbleitern. Silizium ist das zweithäufigste Element auf der Erde und kommt in der Natur zumeist als Siliziumdioxid (Quarzsand) vor. Für die Solarzellenproduktion muss es zu hochreinem Polysilizium aufbereitet und gereinigt werden. Schmilzt man das Polysilizium ein und lässt es kristallisieren, entsteht je nach Verfahren monokristallines oder multi- bzw polykristallines Silizium, welches in einem energieintensiven Prozess zu sogenannten Wafern weiterverarbeitet wird. Bei amorphen Dünnschicht-Modulen wird das Silizium nicht kristallisiert, sondern in dünnen Schichten auf ein Trägermedium aufgetragen bzw. aufgedampft. Dadurch sind auch besonders flexible Solarmodule möglich. Das Verfahren ist weniger energieintensiv, allerdings sind auch Lebensdauer und Wirkungsgrad geringer. Aufgrund des höheren Wirkungsgrades von aktuell 20-24 % werden meistens monokristalline Module eingesetzt.
 

• Monokristalline Zellen: Monokristalline Solarmodule sind erkennbar an der typischen dunklen oder schwarzen Färbung der Solarzellen. Hergestellt werden die Photovoltaikzellen mit Halbleitern aus einem einzigen Silizium-Kristall (Einkristall). Das Verfahren ist energieaufwendiger, trotzdem amortisieren sich die Zellen energetisch bereits nach ca. 2,1 Jahren.
   
• Polykristalline Zellen: Solarmodule aus polykristallinen Zellen sind an ihrer hellblauen Farbe und meist glitzernden Eigenschaft zu erkennen. Die Herstellung ist einfacher und weniger energieintensiv, daher ist auch der Preis niedriger und die energetische Amortisation kürzer. Die Solarzelle wird hier aus mehreren Siliziumkristallen zusammengeschmolzen. Der Wirkungsgrad fällt geringer aus als bei monokristallinen Modulen. Heute haben Polykristalline Module einen nur noch geringen Marktanteil.

Weitere Zellarten

Es gibt Solarzellen, die andere Halbleiter verwenden und ohne Waferproduktion auskommen. Durch fehlende Siliziumblöcke können die Solarmodule dünner, leichter und formflexibler gebaut werden. Je nachdem, welches Trägermedium verwendet wird, sind auch halb- und volltransparente Module möglich. In Bezug auf Wirkungsgrad, Lebensdauer und kostengünstiger Massenfertigung wird hier noch viel geforscht.
 

• CIGS Zellen: Das sind Dünnschicht-Zellen mit Halbleitern aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen. Durch
  die eingesetzten Materialien sind sie schlechter recycelbar. Unter den Dünnschichtmodulen haben CIGS Zellen den höchsten Wirkungsgrad (bis zu 17 %).
   
• Amorphe Zellen: Amorphe Dünnschichtmodule mit Silizium-Halbleiter sind günstiger in der Herstellung, weil die Waferproduktion entfällt. Aufgrund extrem dünner Halbleiterschichten können mit amorphen Zellen auch flexible Solarmodule produziert werden. Der Wirkungsgrad fällt allerdings mit 5-15 % geringer aus.
   
• Organische Zelle: Sie bestehen nicht aus Kristallen, sondern aus Kohlenstoffverbindungen.
  Es werden keine giftigen Materialien benötigt und die Zellen sind extrem dünn. Ihr ökologischer Fußabdruck fällt dadurch wesentlich geringer aus. Aufgrund der geringen Lebensdauer von wenigen tausend Stunden besteht aber noch großer Forschungsbedarf.
   
• Perowskit-Zelle: Eine Zelltechnologie im Forschungsstadium. Die kristallinen Perowskite können flüssig auf ein Substrat aufgetragen werden. Dadurch sind sie dünn und kostengünstig in der Herstellung. Im Labor erreichen sie hohe Wirkungsgrade von über 25 %. Leider fehlt es den Zellen noch an Stabilität und Feuchtigkeitsresistenz.
   
• Kombinierte Zelltechnologien: Es gibt auch PV-Module mit kombinierten Zelltechnologien auf dem Markt. Bei Hetero- junction-Zellen (HJT) wird ein dünner, monokristalliner Silizium-Wafer von amorphen Siliziumschichten umhüllt. Silizium- und Dünnschicht-Zelltechnologien werden so kombiniert, sodass verschiedene Wellenlängen nutzbar werden. Die Wirkungsgrade steigen auf über 22 Prozent.