Glas-Folie-Module: Was ist das?

Kategorie(n): Balkonkraftwerk-Wissen

Glas-Folie-Module sind die gängigen Standardmodule in der Photovoltaiktechnik. Ihre Konstruktion und kostengünstige Herstellung machen sie zu einem beliebten Modul für PV-Anlagen oder Balkonkraftwerke.

Was sind Glas-Folie-Module?

Anders als Glas-Glas-Module, die beidseitig aus gehärtetem Glas bestehen, haben Glas-Folie-Module nur auf der Vorderseite eine Glasscheibe. Auf der Rückseite umschließt eine Kunststofffolie die Solarzellen.

Glas-Folie-Module gehören zur Kategorie der kristallinen Solarmodule und nicht zu den Dünnschichtmodulen. Sie unterscheiden sich in ihrer Bauweise und den verwendeten Materialien deutlich von Dünnschichtmodulen.

• Kristalline Solarmodule: Glas-Folie-Module verwenden kristalline Solarzellen, die entweder aus monokristallinem oder polykristallinem Silizium bestehen.
• Dünnschichtmodule: Im Gegensatz dazu werden Dünnschichtmodule durch das Aufdampfen von Halbleitermaterialien wie amorphem Silizium, Kupferindiumselenid (CIS/CIGS), oder Cadmiumtellurid (CdTe) auf ein Trägermaterial hergestellt. Diese Module sind dünner und flexibler, haben aber in der Regel einen niedrigeren Wirkungsgrad als kristalline Module.

Wirkungsgrad der Module

Je nach Zelltyp kann ein Glas-Folie-Modul dabei folgenden Wirkungsgrad erreichen:

• Polykristalline Solarzellen: Diese Zellen haben einen Wirkungsgrad zwischen 15 und 18 %.
• Monokristalline Solarzellen: Diese Zellen erreichen einen Wirkungsgrad von bis zu 20 bis 22 %.
• Erweiterte Technologien: Werden Glas-Folie-Module mit HJT (Heterojunction), PERC (Passivated Emitter Rear Cell) oder TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) Technologien ergänzt, können sie Wirkungsgrade von bis zu 24 % erreichen.

Aufbau von Glas-Folie-Modulen

Glas-Folien-Module bestehen aus folgenden Komponenten:

1. Einer transparenten, gehärteten Glasscheibe auf der Vorderseite.
2. Dann folgen die Solarzellen. Diese wandeln das Sonnenlicht in elektrische Energie um. Es können verschiedene Zelltypen verwendet werden, darunter monokristalline oder polykristalline Zellen.
3. Die Zellen werden durch ein Laminatmaterial, oft aus Ethylen-Vinyl-Acetat (EVA), umhüllt, das sie vor Feuchtigkeit und mechanischen Belastungen schützt und als Bindemittel dient.
4. Auf der Rückseite findet sich eine Kunststofffolie. Sie schützt die Zellen vor mechanischen Schäden und Umwelteinflüssen.
5. In der Regel werden Glas-Folie-Module mit einem Aluminiumrahmen zur besseren Stabilität umfasst.

Herstellung

Wie bei anderen Photovoltaikmodulen werden zur Herstellung der Glas-Folie-Module zahlreiche Produktionsschritte benötigt:

1. Vorbereitung der Glasplatten: Zunächst werden die Glasplatten für die Vorderseite des Moduls ausgewählt und gereinigt.
2. Produktion der Solarzellen: Die Herstellung beginnt mit der Produktion von Siliziumwafern, die aus einkristallinem oder polykristallinem Silizium bestehen. Diese Wafer sind die Grundlage für die Solarzellen.
3. Dotierung: Die Wafer werden dotiert, um ein elektrisches Feld zu erzeugen. Dies geschieht durch das Einbringen von Bor (p-Typ) oder Phosphor (n-Typ) in das Silizium.
4. Antireflexbeschichtung: Eine Antireflexbeschichtung sorgt für die Maximierung der Lichtabsorption und Minimierung von Reflexionsverlusten.
5. Laminierung: Nun werden die Solarzellen zwischen der Glasschicht und der Kunststofffolie platziert. Die Schichten werden außerdem mit einem Einkapselungsmaterial wie Ethylen-Vinyl-Acetat (EVA) fixiert.
6. Laminierung unter Vakuum: Der Zellstapel wird anschließend in einer Vakuum-Laminiermaschine verschmolzen.
7. Versiegelung und Rahmung: Zum Schluss werden der Rand versiegelt und der Aluminiumrahmen montiert.

Funktionsweise im Detail

Sobald jetzt Sonnenlicht durch das Vorderglas auf die Solarzellen trifft, werden Photonen des Sonnenlichts von den Halbleitermaterialien absorbiert. Dadurch entstehen Elektronen-Loch-Paare, die durch das elektrische Feld der Solarzelle getrennt werden. Die Elektronen wandern zur n-Schicht (negative Schicht) und die Löcher zur p-Schicht (positive Schicht). Die Folge ist eine elektrische Spannung. Die erzeugte Spannung treibt den Strom durch das elektrische System des Moduls, der dann über die elektrischen Anschlüsse abgeführt wird. Er kann entweder direkt genutzt oder ins Stromnetz eingespeist werden.

Vor- und Nachteile von Glas-Folie-Modulen

Derart aufgebaut, bieten Glas-Folien-Module eine Reihe Vorteile. Aber auch Nachteile.

Vorteile

• Geringeres Gewicht: Glas-Folie-Module sind leichter als Glas-Glas-Module, was die Installation erleichtert.
• Kostengünstig: Sie sind in der Anschaffung günstiger als Glas-Glas-Module. Ein herkömmliches Glas-Folie-Modul kostet zwischen 200 und 300 Euro pro Modul. Dagegen liegen die Kosten für ein Glas-Glas-Modul zwischen 400 und 500 Euro pro Modul. Das entspricht einem Preisunterschied von 30 bis 50 %.
• Bewährte Technologie: Glas-Folie-Module haben sich über viele Jahre hinweg bewährt und sind weit verbreitet.

Nachteile

• Geringere Langlebigkeit: Glas-Folie-Module haben eine geringere Lebensdauer und sind weniger widerstandsfähig gegen Umwelteinflüsse.
• Höherer Degradationsprozess: Die Kunststofffolie auf der Rückseite kann Feuchtigkeit durchlassen, was zu einem schnelleren Degradationsprozess führt.

Installation von Glas-Folie-Modulen

Möchtest Du bei Dir daheim Glas-Folie-Module installieren, musst Du wissen: Ein typisches Glas-Folie-Modul wiegt zwischen 18 und 20 kg. Das ist leichter als ein Glas-Glas-Modul. Hier musst Du zwischen 22 und 24 kg einplanen. Wegen des geringeren Gewichts der Glas-Folien-Module ist die Installation einfacher und es sind geringere Anforderungen an die Dachstatik zu beachten.

Glas-Folie-Module: Relevanz für Balkonkraftwerke

Glas-Folie-Module spielen auch im Bereich der Balkonkraftwerke eine wichtige Rolle. Doch seit 2015 drängen auch immer mehr Glas-Glas-Module auf den Markt. Diese sind wegen ihrer höheren Lebensdauer und Stabilität echte Konkurrenz. Doch oftmals können Glas-Glas-Module nicht auf oder an einem Balkon installiert werden. Schuld ist hier das höhere Gewicht. Doch auch der Preis lässt viele zu den günstigeren Glas-Folien-Modulen greifen. Spielst Du gerade mit dem Gedanken, Dir ein Balkonkraftwerk zu kaufen? Überlege genau, welche Bauweise Du wählst. Soll das Modul auf dem Boden im Garten oder der Terrasse stehen, kann es durchaus ein Glas-Glas-Modell sein. Musst Du es aus Platzgründen dagegen an der Balkonbrüstung befestigen, lass die Statik prüfen und wähle gegebenenfalls ein leichteres Glas-Folien-Modul.