www.energie-lexikon.info, enlex.info
RP-Energie-Lexikon
fachlich fundiert, unabhängig von Lobby-Interessen

Solarmodul

<<<  |  >>>  |  Feedback

Definition: ein Bauelement, welches Solarzellen für die Erzeugung elektrischer Energie mit Photovoltaik enthält

Englisch: solar panel, solar module

Kategorien: elektrische Energie, erneuerbare Energie, Haustechnik

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 12.06.2010; letzte Änderung: 06.11.2016

Solarzellen können aus Sonnenlicht (Sonnenenergie) elektrische Energie produzieren. Sie basieren auf dem Prinzip der Photovoltaik. In der Praxis werden Solarzellen meist nicht einzeln verwendet, sondern als Teil von Solarmodulen, die eine größere Anzahl von Solarzellen enthalten können. (Andere Bezeichnungen hierfür sind Solarpanel, Photovoltaikmodul bzw. Photovoltaikmodul.) Eine Photovoltaikanlage kann wiederum eine größere Anzahl von Solarmodulen enthalten.

Je nach dem Typ der enthaltenen Solarzellen spricht man z. B. von Silizium-Modulen oder Dünnschichtmodulen. Konzentrator-Module enthalten Konzentrator-Zellen zusammen mit der benötigen Optik für die Fokussierung des Sonnenlichts. In diesem Falle ist eine automatische Nachführung der Module nach dem Sonnenstand notwendig.

Funktionen eines Solarmoduls

Ein Solarmodul bietet zunächst einmal eine stabile mechanische Befestigung für eine Anzahl von Solarzellen sowie einen Schutz gegen Beschädigung. Insbesondere enthält es ein Aluminiumprofil mit einer transparenten Abdeckung, z. B. eine entspiegelte Glasscheibe. Dieses Gehäuse schützt die Solarzellen vor mechanischer Beschädigung, Feuchtigkeit und UV-Bestrahlung.

Ein wichtiger Aspekt ist auch, dass die Solarzellen gut wärmeleitend mit der (im Betrieb kühleren) Rückseite verbunden sind, da der Wirkungsgrad bei steigender Temperatur abnimmt: bei den üblichen kristallinen Silizium-Solarzellen um ca. 0,5 % pro °C, bei Dünnschichtmodulen dagegen wesentlich weniger. Eine Hinterlüftung der Module kann zusätzlich helfen.

Das Modul bietet Möglichkeiten für die stabile Befestigung z. B. auf einem Hausdach sowie eine witterungsgeschützte elektrische Anschlussdose.

Innerhalb eines Moduls sind die Solarzellen in geeigneter Weise elektrisch miteinander verbunden. Hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten:

Typischerweise enthält ein Solarmodul auch eine oder mehrere Freilaufdioden (Bypassdioden). Diese sind wichtig bei Reihenschaltung mehrerer Module (siehe unten). Wenn nämlich ein Modul verschattet wird, während die anderen gut besonnt werden, würde dieses eine Modul den gesamten Stromfluss blockieren und könnte dabei sogar beschädigt werden; dies kann eine Freilaufdiode verhindern.

Normalerweise enthält ein Solarmodul keinen Wechselrichter, sondern ein solcher wird zusätzlich dazu eingesetzt (siehe unten). Es gibt aber kleine Solarmodule für die Steckdose, die einen Wechselrichter enthalten und direkt über eine Haushaltssteckdose angeschlossen werden können – ohne zusätzliche Technik.

Kombination zu einer Photovoltaikanlage

Eine Photovoltaikanlage enthält ein oder mehrere Photovoltaikmodule. Oft wird ein Wechselrichter (siehe unten) für mehrere oder sogar alle Module einer Anlage gemeinsam verwendet. Wie auch innerhalb des Solarmoduls gibt es für die Verschaltung wieder unterschiedliche Methoden:

Um die erzeugte Gleichspannung in das Wechselstromnetz einspeisen zu können oder auch um ein Wechselspannungsnetz autonom zu versorgen, benötigt man einen elektronischen Wechselrichter. In diesem geht ein Teil der erzeugten Leistung verloren; allerdings sind diese Verluste bei modernen Geräten sehr gering (wenige Prozent). Ein Solarwechselrichter enthält in der Regel einen MPP-Tracker, welcher die Belastung der Module automatisch am Betriebspunkt mit optimaler Leistung (MPP = maximum power point, siehe unten) hält – auch bei variablen Lichtverhältnissen.

Elektrische Kennwerte eines Solarmoduls

Ein Solarmodul kann mit einer Kombination von Kennwerten elektrisch charakterisiert werden:

Unter “voller Besonnung” versteht man in der Regel die Beleuchtung mit Sonnenlicht bei einer Intensität von 1 kW/m2 (ein Kilowatt pro Quadratmeter) mit senkrechtem Einfall. Die Kennwerte werden angegeben für 25 °C Zellentemperatur.

Der Modulwirkungsgrad ist etwas niedriger als der Wirkungsgrad der verwendeten Solarzellen. Dies liegt daran, dass die transparente Abdeckung das Sonnenlicht nicht vollständig durchlassen kann; ein Teil wird zurückreflektiert. (Eine Entspiegelung unterdrückt diesen Effekt so weit wie möglich.) Außerdem können in einem Modul Lücken zwischen den Solarzellen auftreten, und die Ränder sind ebenfalls nicht mit Solarzellen belegt, so dass ein Teil des Lichts nicht genutzt werden kann.

Energieertrag pro Tag oder Jahr

Wie viel Energie kann ein Solarmodul bringen?

Der Ertrag eines Solarmoduls für einen Tag hängt natürlich stark von den Wetterbedingungen ab. An einem guten Sommertag können 7 Volllaststunden erreicht werden, d. h. die Produktion, die bei voller Besonnung über 7 Stunden erreicht würde. Ein optimal ausgerichtetes und unverschattetes Modul mit einer Nennleistung von 100 W würde an einem solchen Tag 100 W · 7 h = 700 Wh = 0,7 kWh erzeugen. An einem trüben Tag mögen jedoch nur 0,5 Volllaststunden erzielt werden, was in nur 0,05 kWh resultiert.

Pro Jahr kann in Deutschland mit rund 900 Volllaststunden gerechnet werden; an besseren Standorten in Süddeutschland auch mit etwas mehr als 1000. Somit liefert dann ein 100-W-Solarmodul etwas mehr als 100 kWh pro Jahr.

Hauptmerkmale eines guten Standorts für Solarmodule sind ein sonniges Klima (mit wenig Wolken und Nebel), die Abwesenheit von Beschattung z. B. durch Bäume oder Gebäude sowie eine optimale Ausrichtung nach Süden und auch betreffend den vertikalen Anstellwinkel. (Dachflächen sind häufig nicht genau nach Süden ausgerichtet oder haben einen ungünstigen Neigungswinkel, was den Ertrag etwas reduzieren kann.) Zusätzlich wirken sich niedrige Außentemperaturen und etwas Wind günstig auf den Wirkungsgrad aus (siehe oben), zumindest bei Verwendung der verbreiteten Silizium-Solarzellen. Nachteilig kann sich eine Tendenz zur Schneebedeckung oder zur Verschmutzung z. B. durch Pflanzen oder Erde auswirken. In Mitteleuropa sind Standorte in bergigen Regionen oft besonders günstig – gar nicht sehr viel schlechter als solche in äquatornahen Regionen. Die Solarmodule sollten jedoch so angebracht werden, dass sie möglichst selten vom Schnee bedeckt werden: Schnee sollte gut abrutschen können und sich auch unterhalb der Module nicht stauen.

Hybridkollektoren

Solarzellen können auch in einen thermischen Sonnenkollektor integriert werden. Man erhält dann einen Hybridkollektor, der gleichzeitig elektrische Energie und Wärme produzieren kann und insgesamt eine höhere Energieausbeute pro Quadratmeter Kollektorfläche ermöglicht.

Siehe auch: Solarzelle, Photovoltaik, Solarmodul für die Steckdose, Volllaststunden, Hybridkollektor
sowie andere Artikel in den Kategorien elektrische Energie, erneuerbare Energie, Haustechnik

Kommentare von Lesern

Hier können Sie einen Kommentar zur Veröffentlichung vorschlagen. Über die Annahme wird der Autor des RP-Energie-Lexikons nach gewissen Kriterien entscheiden. Im Kern geht es darum, dass der Kommentar für andere Leser potenziell nützlich ist.

Ihr Name:
(freiwillige Angabe – auch Pseudonyme sind erlaubt)
Ihre E-Mail-Adresse:
(freiwillige Angabe)
Ihr Hintergrund:
(freiwillige Angabe, z. B. Energieberater, Handwerker oder Journalist)
Ihr Kommentar:
Spam-Prüfung:   (bitte die Summe von fünf und zwölf hier als Ziffern eintragen!)

Bem.: Mit dem Abschicken geben Sie Ihre Einwilligung, Ihren Kommentar hier zu veröffentlichen. (Sie können diese später auch widerrufen.) Da Kommentare zunächst vom Autor durchgesehen werden, erscheinen sie verzögert, z. B. erst am Folgetag oder evtl. noch etwas später.

Wie gefällt Ihnen dieser Artikel?

Ihr Gesamteindruck: weiß nicht unbefriedigend in Ordnung gut ausgezeichnet
Fachliche Qualität: weiß nicht unbefriedigend in Ordnung gut ausgezeichnet
Lesbarkeit: weiß nicht unbefriedigend in Ordnung gut ausgezeichnet
Verdient dieser Artikel (oder das Energie-Lexikon insgesamt) Ihrer Ansicht nach Links von anderen Webseiten?
  nein eventuell ja
Kommentar:

Vielleicht haben Sie auch konkrete Vorschläge für inhaltliche Ergänzungen, nützliche Literaturangaben etc. Falls Sie eine bessere Website für dieses Thema kennen, sind wir dankbar für einen Hinweis darauf.

Wenn Sie einen Kommentar zur Veröffentlichung auf unserer Seite vorschlagen möchten, verwenden Sie dazu bitte das Formular im Kasten "Kommentare von Lesern".

Spam-Prüfung: (bitte den Wert von 5 + 8 hier eintragen!)

Wenn Sie eine Antwort möchten, können Sie Ihre E-Mail-Adresse im Kommentarfeld hinterlassen oder direkt eine E-Mail senden. Letztere Methode führt meist zu schnelleren Antworten.

Wenn Ihnen das RP-Energie-Lexikon gefällt, möchten Sie vielleicht auch den RP-Energie-Blog als E-Mail-Newsletter abonnieren.

Teilen Sie den Link auf diesen Artikel mit anderen:

Eine Quiz-Frage

vom Energie-Quiz:

Welche der folgenden Anforderungen müsste ein Mikro-Blockheizkraftwerk für die Beheizung von Einfamilienhäusern erfüllen, damit es auf wirtschaftlich sinnvolle Weise zur effizienteren Energienutzung beitragen könnte?

(a) Sein elektrischer Wirkungsgrad müsste oberhalb von 30 % liegen. Sonst würde nämlich eine Elektrowärmepumpe in Verbindung mit einem konventionellen Kraftwerk ohne Kraft-Wärme-Kopplung die Heizwärme effizienter liefern können.

(b) Das Gerät müsste im wesentlichen ohne bewegte Teile auskommen, da sonst der Wartungsaufwand unvermeidlich zu groß wird.

(c) Die Anschaffungskosten müssten gegenüber den heutigen Geräten noch massiv gesenkt werden.

Wenn Sie Antworten auswählen und dann diesen Knopf betätigen, bekommen Sie weitere Erklärungen auf der linken Seite.

– Alle Banners –

– Ihr eigenes Banner! –

Die Startseite gibt Ihnen den Einstieg in das RP-Energie-Lexikon, auch mit Tipps zur Benutzung.
Hier finden Sie diverse Ratgeber-Artikel, insbesondere im Bereich der Haustechnik.
Hiermit wird Ihnen ein zufällig ausgewählter Lexikonartikel angezeigt.
Der RP-Energie-Blog präsentiert Interessantes und Aktuelles zum Thema Energie. Er ist auch als E-Mail-Newsletter erhältlich.
Hier finden Sie die Kontaktinformationen und das Impressum.
Werden Sie ein Sponsor des RP-Energie-Lexikons – des besten deutschsprachigen Energielexikons im Internet!
Hier erfahren Sie mehr über den Autor des RP-Energie-Lexikons und seine Grundsätze.
Hier können Sie die Artikel des RP-Energie-Lexikons nach Kategorien geordnet durchstöbern.
Verbreitete Irrtümer zu Energiefragen werden hier detailliert aufgedeckt.
Der Glossar fasst die Definitionen von Fachbegriffen aus den Artikeln zusammen.
Mit dem Energie-Quiz können Sie Ihr Wissen im Energiebereich testen und vertiefen.
Hier werden die Hintergründe des Projekts beschrieben, auch die gewählten Grundsätze.
Mit zigtausenden von Nutzern pro Monat ist das RP-Energie-Lexikon zu einer interessanten Werbeplattform geworden.
Vom Autor des RP-Energie-Lexikons können Sie auch Beratung erhalten, insbesondere zu Energie-Technologien.
Hier finden Sie die Liste aller Artikel zu einem bestimmten Anfangsbuchstaben.
Hier können Sie nach Artikeln suchen, deren Titel ein bestimmtes Stichwort enthalten.
(Beachten Sie auch die Volltextsuche beim Menüpunkt "Suche"!)