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.

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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.

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