Bei Solarzellen wird zwischen monofazialen und bifazialen Modulen unterschieden. Monofaziale Solarzellen kennen wir von den Dächern der Ein- und Mehrfamilienhäuser in unserer Umgebung. Auf ihre Oberfläche trifft Sonnenlicht, welches in Energie umgewandelt wird. Bifaziale Solarzellen sind eine effizientere Option. Sie nutzen zusätzlich das von der Umgebung reflektierte Licht durch ihre Rückseite. Somit produzieren sie doppelt Strom und der Stromertrag fällt bei gleicher Fläche deutlich höher aus.
Strom von oben und unten
Der Begriff „bifazial“ bedeutet so viel wie „zweigesichtig“. Es kommen also Solarzellen zum Einsatz, die auf Vorder- und Rückseite photoelektrisch aktiv sind. Das heißt, Photonen können ebenso über die Rückseite – wenn auch weniger effektiv – in die Zelle eindringen. Somit befindet sich auf beiden Seiten des Moduls eine aktive Schicht, die die Strahlen absorbiert. Bifazialen Modulen ist es daher möglich, mehr Licht abzugreifen, da nicht nur das direkt darauf scheinende Licht zu Strom verarbeitet wird, sondern auch das Licht, welches „vorbei scheint“ und von der Rückseite reflektiert wird. Außerdem kann auch Licht, welches zunächst durchgegangen ist, reflektiert werden und auf die Rückseite auftreffen. Dementsprechend sind bifaziale Solarmodule wesentlich leistungsstärker.
Wie effektiv sind bifaziale Module?
Wie viel Mehrertrag zweiseitige Module liefern, hängt davon ab, wie viel mehr Licht auf ihre Rückseite trifft. Ausschlaggebend hierfür ist der jeweilige Untergrund, denn die Fläche hinter dem Modul reflektiert das Sonnenlicht. Um das auf die Rückseite einer Solarzelle fallende Sonnenlicht möglichst effektiv zu nutzen, besteht diese meistens aus Glas, durch welches das Sonnenlicht eindringen kann. Der Ertrag der Vorderseite sinkt dabei leicht, weil die durchgehenden Photonen nicht mehr reflektiert werden. Dies kompensiert aber der Ertrag der Rückseite.
Bisher wiesen derartige Zellen einen Wirkungsgrad von etwa 16 Prozent auf und lagen damit weit hinter dem klassischer Siliziumzellen. Nun ist es Wissenschaftlern der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich gelungen, ein neues Herstellungsverfahren zu entwickeln, bei dem bifaziale Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von ca. 30 Prozent die besten Siliziumzellen übertreffen. Ihre Zellen wandeln 19,8 Prozent des Sonnenlichts auf der Vorderseite in elektrische Energie um und 10,9 Prozent auf der Rückseite.
Wie hoch der Mehrertrag tatsächlich ausfällt, hängt aber nicht allein von den Modulen ab, sondern ebenso von ihrer Installation, das heißt vom Neigungswinkel und vom Rückstrahlvermögen des Untergrundes.
Herstellung bifazialer Zellen
Zweiseitige Zellen werden erst seit einigen Jahren industriell eingesetzt, da ihre Herstellung bisher enorm teuer war. So kamen sie vor allem in der Weltraumfahrt zur Anwendung, um möglichst hohe Stromerträge zu erzielen. Die Preise zweiseitiger Module gleichen sich aber zunehmend den einseitigen an. Auch in der Herstellung gibt es kaum Unterschiede. Es sind lediglich wenige zusätzliche Produktionsschritte notwendig, um die Rückseite nutzbar zu machen.
Vorteile von zweiseitigen Solarmodulen
Der Vorteil bifazialer Module liegt vor allem darin, dass das Sonnenlicht gleichermaßen auf Vorder- und Rückseite fällt und sie somit auf vergleichsweise wenig Platz mehr Energie produzieren.
Zweiseitige Module auf Ständern bieten aufgrund ihres größeren Abstandes zum Boden mehr Möglichkeiten, reflektierte wie direkte Einstrahlung zu verwerten. Auch bei schlechtem Wetter sind diese effizient, da durch die doppelte Fläche wesentlich mehr Streulicht aufgenommen wird, wie es an regnerischen oder wolkenverhangenen Tagen vorkommt. Durch den aufrechten Stand minimieren sich außerdem die Verluste durch Verschmutzung oder Schnee.
Anwendungsorte
Zweiseitige Module bieten einige Vorteile, sind jedoch nicht für alle Anwendungszwecke geeignet. So macht ihre Installation auf schrägen Einfamilienhausdächern wenig Sinn. Sie eignen sich besonders aufgeständert auf Flachdächern von Häusern bzw. Carports, als vertikal aufgestellte Freiflächenanlagen, als Terrassenüberdachungen oder an Terrassen- und Balkongeländern.
Auch gibt es inzwischen Solarzäune oder Lärmschutzwände. Effizient arbeiten die Module überall da, wo genügend Licht auf die Rückseite fällt. Ein wichtiger Effizienzfaktor ist die Ausrichtung. Den größten Beitrag leistet die Rückseite vor allem morgens und abends, wenn die Sonne flach steht und somit die einfallende Strahlung auf der Rückseite höher ist.
Wir erklären Ihnen, wie Sonnenenergie direkt vom Balkon“ Waschmaschine und Geschirrspüler mit Hilfe eines Balkonkraftwerks umweltfreundlich versorgt bzw. was auf dem „Weg zum eigenen Solardach“ zu beachten ist.
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