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Das Solarmodul

Solarmodule, das Herz jeder Photovoltaikanlage, wandeln Sonnenenergie direkt in Strom um. Unterschieden wird zwischen monokristallinen, polykristallinen und Dünnschichtmodulen, basierend auf Herstellungsmethode und Material. Wichtige Anforderungen umfassen mechanische Festigkeit, Witterungsbeständigkeit und hohen Wirkungsgrad. Solarmodule bestehen aus miteinander verschalteten Solarzellen, eingebettet in eine Kunststoffschicht und geschützt durch Einscheiben-Sicherheitsglas und einen Aluminiumrahmen. Ihre Leistung wird unter standardisierten Testbedingungen als Spitzenleistung angegeben, wobei reale Bedingungen abweichen können. Solarmodule liefern je nach Wetter 0,5 bis 7 Volllaststunden pro Tag, mit einem Richtwert von 1000 Wh Jahresertrag pro Watt Nennleistung. Über 20 bis 25 Jahre degradieren Module um 10 bis 13 %, wobei unzureichende Wartung zu weiteren Leistungseinbußen führen kann. Preislich haben Solarmodule ein Plateau erreicht, mit signifikanten Unterschieden zwischen Modulen aus Südostasien und Europa.
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    Bester Solarbetrieb Schleswig-Holsteins

    Das Herzstück einer jeden Photovoltaikanlage stellen die Solarmodule dar. Die Solarmodule wandeln die Energie der Sonne direkt in elektrische Energie um, welche dann weiterverarbeitet und benutzt werden kann.
    Je nach Herstellungsmethode und verwendetem Material wird hauptsächlich zwischen monokristallinen-, polykristallinen- oder Dünnschichtmodulen unterschieden.

    Anforderungen

    Um eine hohe mechanische Festigkeit, Witterungsbeständigkeit und einen hohen Wirkungsgrad sicherzustellen, sind folgende Anforderungen zu erfüllen.

    • transparente, witterungs- und strahlungsfeste Abdeckung
    • Schutz der Solarzellen und der Elektrik vor Feuchtigkeit und mechanischen Einflüssen
    • Berührungsschutz durch Isolation der elektrischen Bauteile
    • Überhitzungsschutz durch Belüftung und Kühlung der Solarzelle

    Standardmäßiger Aufbau und Herstellung

    Monokristalline- oder Polykristallinesolarzellen werden elektrisch miteinander verschalten und dann in eine transparente Kunststoffschicht eingebettet. Die Verschaltung erfolgt nahezu immer in Reihe. Das heißt, dass sich die Spannungen der einzelnen Solarzellen addieren, um so letztendlich die gewünschte Spannung und damit die Leistung zu erzielen.
    Diese Zelle wird dann zur sonnenzugewandten Seite von einer Glasscheibe, bestehend aus einem Einscheiben-Sicherheitsglas, bedeckt, damit diese vor externen Witterungseinflüssen geschützt ist.

    Zum Schutz bei dem Transport, der Montage und dem Betrieb wird das Modul auf einem Aluminiumprofilrahmen montiert.

    Heute erfolgt die Fertigung und Produktion von Solarmodulen nahezu komplett automatisiert. Es wird bei der optisch aktiven Seite begonnen und sich systematisch zur Rückseite vorgearbeitet. Nach der Fertigung muss das Modul noch elektrisch klassifiziert werden und kann dann ausgeliefert werden.

    Elektrische Leistung

    Auf diesen fertigen Solarmodulen ist immer die Spitzennennleistung angegeben. Sie gibt die unter Laborbedingungen maximal mögliche Leistung der Solarmodule an. Dabei werden immer folgende Bedingungen, die sogenannten standard test conditions, geschaffen:

    1. eine Lichteinstrahlung von 1000 W/m²
    2. eine Zelltemperatur von 25 °C
    3. ein Einstrahlwinkel von 90°
    4. sowie ein Lichtspektrum von AM (Luftmasse) 1,5

    Diese Bedingungen sind in der Praxis entweder nur sehr kurzzeitig oder komplett per Zufall zu erreichen. Auch reagieren die unterschiedlichen Module auf verschiedene Lichtstärken und Lichtfarben anders, welches somit auch die Tages- und Jahreserträge stark beeinflussen kann. Daher ist es bei diesen Produkten sehr wichtig sich mit den verschiedenen Qualitäten auszukennen.

    Folgender Richtwert kann in der Praxis angewandt werden: Ein Durchschnittsmodul liefert pro Tag zwischen 0,5 und 7 Volllaststunden. Die untere Grenze von 0,5 Volllaststunden wird durch einen trüben und kurzen Wintertag und die obere Grenze von 7 Volllaststunden wird durch einen klaren und langen Sommertag festgesetzt. Das heißt, dass eine 200 Watt Solaranlage zwischen 100 Wh und 1400 Wh Tagesertrag bringt.

    Als Faustregel kann man mit einem Jahresertrag von 1000 Wh pro Watt Nennleistung rechnen.

    Degradation

    Solarmodule sind in ihrem Lebenszyklus dauerhaft den verschiedensten Witterungsbedingungen ausgesetzt, welches die verschiedenen Parameter verändert und ultimativ den Wirkungsgrad herabsetzt. Diese alterungsbedingte Änderung der Parameter von Halbleiterbauteilen wird Degradation genannt. Durchschnittlich wird ein Zeitraum von 20 bis 25 Jahren betrachtet, hier liegt der Verlust an Wirkungsgrad zwischen 10 und 13 %.

    Der Hauptgrund an Wirkungsgradverlusten ist jedoch auf fehlende oder mangelnde Pflege zurückzuführen, wie etwa die Teilabschattung durch wachsende Bäume oder Sträucher oder Pilzbewuchs auf den Modulgläsern.

    Solarmodulpreise im Vergleich

    Nach einem enormen Preisabfall von Solarmodulen durch verbesserte Technik, Massenproduktion und staatlichen Subventionierungen hat der Preis derzeit ein Plateau erreicht. Neben kleineren Preisunterschieden zwischen den einzelnen Anbietern zeichnet sich ein großer Preis sowie Qualitätsunterschied zwischen den in Südostasien und Europa produzierten Modulen ab. Die in Südostasien hergestellten Solarmodule sind im Schnitt circa 100 € pro Kilowatt günstiger. Detaillierte Preisentwicklungen sowie aktuelle Preise finden Sie “hier”.

    Carsten Steffen
    Autor: Carsten Steffen
    Carsten Steffen, Gründer von photovoltaik.sh, bringt sein tiefes Verständnis für Photovoltaik und seine Begeisterung für erneuerbare Energien ein, um Kunden in Schleswig-Holstein seit 2021 schneller und kostengünstiger zu ihrer eigenen Photovoltaikanlage zu verhelfen. Ermöglicht wird das Dank der Zusammenarbeit mit lokalen Solarteuren. Regelmäßige Schulungen runden unsere Expertise ab. Mit der Gründung von photovoltaik.sh sind wir Ihr vertrauenswürdigen Partner für alle, die ihren Stromverbrauch nachhaltig gestalten möchten.
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