Glas-Glas-Module: Was ist das?

Kategorie(n): Balkonkraftwerk-Wissen

Glas-Glas-Module, auch Doppelglasmodule genannt, wurden vor 20 Jahren entwickelt. Seither sind sie aus der Photovoltaiktechnik nicht mehr wegzudenken. Das haben sie vor allem ihrer robusten Bauweise und Langlebigkeit zu verdanken.

Was sind Glas-Glas-Module?

Glas-Glas-Module bestehen aus zwei Glasscheiben, die die Solarzellen umschließen. Diese Bauweise erhöht automatisch die Stabilität der Module. Und zugleich steigt der Schutz vor mechanischen Belastungen, Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen.

Der Aufbau

Ein typisches Glas-Glas-Modul besteht aus folgenden Hauptkomponenten:

1. Einem transparenten Vorderglas. Die gehärtete Glasscheibe leitet das einfallende Sonnenlicht direkt auf die darunterliegenden Solarzellen.
2. Die zwischen den Glasschichten eingebetteten Solarzellen wandeln das Sonnenlicht in elektrische Energie um. Es können verschiedene Zelltypen verwendet werden, darunter monokristalline oder polykristalline Zellen.
3. Die Zellen werden zudem durch ein Laminatmaterial, oft aus Ethylen-Vinyl-Acetat (EVA) oder Polyolefin, umhüllt. Das schützt sie vor Feuchtigkeit und mechanischen Belastungen. Dieses Material dient auch als Bindemittel, um die Solarzellen an den Glasflächen zu befestigen.
4. Eine weitere gehärtete Glasscheibe auf der Rückseite als zusätzlicher Schutz gegen mechanische Schäden und Umwelteinflüsse.
5. Es gibt rahmenlose Glas-Glas-Module und Modelle mit Aluminiumrahmen.

Herstellung der Glas-Glas-Module

Wie bei anderen Photovoltaikmodulen auch, werden zur Herstellung der Module zahlreiche Produktionsschritte benötigt.

1. Zunächst werden die Glasplatten für die Vorder- und Rückseite des Moduls ausgewählt. Es handelt sich um gehärtetes, eisenarmes Glas.
2. Die Herstellung beginnt mit der Produktion von Siliziumwafern, die aus einkristallinem oder polykristallinem Silizium bestehen. Diese Wafer sind die Grundlage für die Solarzellen.
3. 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. Anschließend wird eine Antireflexbeschichtung aufgetragen, um die Lichtabsorption zu maximieren und Reflexionsverluste zu minimieren.
5. Die Solarzellen werden zwischen den Glasscheiben platziert. Diese Schichten werden oft mit einem Einkapselungsmaterial wie Ethylen-Vinyl-Acetat (EVA) oder Polyolefin fixiert.
6. Jetzt wird der Zellstapel in einer Vakuum-Laminiermaschine geschmolzen, um die Schichten zu verbinden und Luftblasen „auszupressen“.
7. Zum Schluss verhindert eine Randversiegelung das Eindringen von Feuchtigkeit.

Funktionsweise im Detail

1. Derart aufgebaut kann das Sonnenlicht ungehindert durch das Vorderglas in das Modul eindringen. Dort trifft es auf die Solarzellen. Die Transparenz des Glases und die Anti-Reflex-Beschichtung sorgen dafür, dass möglichst viel Licht die Solarzellen erreicht.
2. Innerhalb der Solarzellen 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.
3. Die erzeugte Spannung treibt den Strom durch das elektrische System des Moduls, der dann über die elektrischen Anschlüsse des Glas-Glas-Moduls abgeführt wird. Er kann dann entweder direkt genutzt oder ins Stromnetz eingespeist werden.
4. Bei bifazialen Glas-Glas-Modulen kann Licht, das von der Rückseite des Moduls reflektiert wird (z. B. von hellem Boden oder Gebäudefassaden), ebenfalls absorbiert und in Energie umgewandelt werden. Dies erhöht den Gesamtertrag des Moduls erheblich, da sowohl direktes als auch diffuses Licht genutzt wird.

Vor- und Nachteile von Glas-Glas-Modulen

Derart aufgebaut bieten sie eine Reihe Vorteile. Aber auch Nachteile.

Vorteile

• Die Module sind widerstandsfähiger gegen extreme Wetterbedingungen.
• Sie haben meist eine Garantie von rund 30 Jahren​.
• Bifaziale Glas-Glas-Module können Licht von beiden Seiten absorbieren, wodurch der Energieertrag erhöht wird.
• Der doppelte Glasaufbau schützt die Module besser vor Feuchtigkeit und verringert den Degradationsprozess.

Nachteile

• Sie sind etwa 20 % schwerer als Glas-Folie-Module. Das muss bei der Installation unbedingt berücksichtigt werden.
• Der Herstellungsprozess ist sehr teuer. Daher sind die Anschaffungskosten der Module auch deutlich höher. Ein herkömmliches Glas-Folie-Modul kostet beispielsweise zwischen 200 bis 300 Euro pro Modul. Im Vergleich dazu liegen die Kosten für ein Glas-Glas-Modul oft zwischen 400 und 500 Euro pro Modul. Das entspricht einem Preisunterschied von 30 bis 50 %. Dies kann durch die längere Lebensdauer und höhere Effizienz jedoch teilweise ausgeglichen werden​.

Installation von Glas-Glas-Modulen

Möchtest Du bei Dir daheim Glas-Glas-Module installieren, musst Du unbedingt einige Dinge beachten. Allen voran die Statik. Denn diese Module sind aufgrund ihrer doppelten Glasschicht etwa 20 % schwerer als herkömmliche Glas-Folie-Module.

• Ein typisches Glas-Folie-Modul wiegt zwischen 18 bis 20 kg. Im Vergleich dazu können Glas-Glas-Module 22 bis 24 kg wiegen. Diese zusätzliche Last muss bei der Planung der Installation berücksichtigt werden.
• Vor der Installation muss daher die Tragfähigkeit des Dachs überprüft werden.

Aufgrund des höheren Gewichts brauchst Du bei Glas-Glas-Modulen oft spezielle Montagesysteme, die auf die zusätzliche Last ausgelegt sind.

Glas-Glas-Module: Relevanz für Balkonkraftwerke

Sie spielen auch im Bereich der Balkonkraftwerke eine gewisse Rolle. Während traditionelle Glas-Folie-Module schon länger für Balkonkraftwerke verwendet werden, sind Glas-Glas-Module seit etwa 2015 verstärkt im Einsatz​. Die Kosten für Balkonkraftwerke mit diesen Modelen sind aber deutlich höher als für herkömmliche Module.

• Die Anschaffungskosten für ein typisches Balkonkraftwerk mit Glas-Glas-Modulen liegen zwischen 600 und 1.200 Euro, je nach Größe und Leistung. Diese höheren Kosten werden durch die längere Lebensdauer und bessere Leistung der Module teilweise ausgeglichen​.
• Im Vergleich dazu kosten Balkonkraftwerke mit Glas-Folie-Modulen etwa 400 bis 800 Euro. Diese Module sind günstiger in der Anschaffung, haben aber eine geringere Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit gegenüber Umwelteinflüssen​.

Du siehst: Insgesamt überwiegen bei Glas-Glas-Modulen die Vorteile. Damit sind sie langfristig eine gute Lösung für Balkonkraftwerke – trotz der höheren Kosten und des höheren Gewichts.