Aufbau von Photovoltaik-Modulen
Solarzellen mit Reihen- oder Parallelschaltung
Photovoltaik-Module (PV-Module) bestehen aus mehreren miteinander verbundenen Solarzellen, die zum Schutz gegen äußere Einflüsse wie mechanische Beanspruchung, Witterung und Korrosion mit geeigneten Materialien zu einem versiegelten Verbund zusammengefügt wurden. Kristalline und Dünnschichtmodule stehen als Standardmodule oder Maßanfertigungen, gerahmt oder rahmenlos zur Verfügung.
Gallerie
Da der typische Spannungswert einer einzelnen Siliziumzelle von 0,5 bis 0,8 V zu niedrig für technische Anwendungen ist, werden in der Regel mehrere Solarzellen mittels Serienverschaltung verbunden, die entweder als Reihen- oder als Parallelschaltung angelegt ist. Die Parallelschaltung der Zellen erzeugt eine Addition des Stroms bei gleichbleibender Spannung. Die Reihenschaltung bewirkt eine Addition der Spannung bei gleichbleibendem Strom. Üblich sind kristalline Module mit 36, 72 oder 144 Zellen und Spannungswerten von 20 bis 70 V.
Der Mindestabstand zwischen den Zellen beträgt etwa 2 - 5 mm, kann aber variieren, was bei entsprechend großen Abständen zu einer Semitransparenz des Moduls führt. Dadurch eröffnen sich erweiterte Einsatz- und Gestaltungsmöglichkeiten wie beispielsweise in Glasfassaden oder –dächern. Bei Dünnschichtmodulen lässt sich eine semitransparente Wirkung durch mechanische Eingriffe in die Zellen wie beispielsweise Laser-Verdampfung von Teilflächen, Ritzen oder Fräsen erzeugen.
Die elektrischen Anschlüsse der PV-Module befinden sich in Kunststoffdosen auf der Rückseite der Elemente. Dazu gehören speziell ausgelegte Kabel, spritzwassergeschützte Stecker oder eine geschützte Kabelführung im Modulrahmen. Einige Module besitzen integrierte Befestigungsvorrichtungen in unterschiedlicher Form, so zum Beispiel angeschweißte Vorrichtungen, Aussparungen in der Modulfläche, Halterungslöcher, verklebte U-Schienen.
Je nach System bestehen PV-Module aus unterschiedlichen
Komponenten: Kristalline Zellen werden von einer vorderen und
hinteren Modulabdeckung aus Glas, Acrylglas oder Folie einfgefasst.
Die Versiegelung erfolgt mit Gießharz oder mit zwei Folien unter
Druck und hoher Temperatur. Bei den Dünnschichtmodulen wird als
Substrat meist Glas oder ein flexibles, hitzebeständiges Material
wie Metall und als Frontmaterial Glas oder Folie verwendet. Die
verschiedenen Schichten werden mit Kunststoff hermetisch
versiegelt.
Ein Rahmen erhöht die Abdichtung des jeweiligen Modulverbundes und
schützt die Modulkanten, stellt aber einen zusätzlichen Preisfaktor
dar. Rahmenlose Module bieten teilweise bessere Möglichkeiten zur
gestalterischen Integration in Gebäude.
PV-Module haben eine Lebensdauer von mindestens 30 Jahren. Die
Hersteller geben zurzeit eine Leistungsgarantie von etwa 20 bis 25
Jahren, die sich darauf bezieht, dass in diesem Zeitraum die
Leistung um weniger als 20 Prozent von der Nennleistung
abweicht.