Wie werden aus Solarzellen Solarmodule?

Abbildung 5: Schichtaufbau eines Solarmoduls, einmal als Glas-Folie-Modul (links), einmal als Glas-Glas-Modul (rechts (Quelle: GrAT)

Kristalline Siliziumzellen sind circa 10 x 10 cm oder 15 x 15 cm groß, Dünnschichtzellen je nach Herstellungsverfahren circa 60 x 100 cm. Um Solarmodule in der gewünschten Form und Größe zu erhalten und damit die gewünschte elektrische Leistung zu erzielen, werden mehrere Solarzellen miteinander verschaltet (entweder in Reihe oder parallel).

Zum Schutz vor Belastungen und Witterung werden die Solarzellen zwischen Glasscheiben und/oder Folien eingeschlossen („verkapselt“). Der Schichtenaufbau sieht folgendermaßen aus:

Frontglasscheibe bzw. -folie,
Folie,
Solarzelle,
Folie und
Rückseitenglas bzw. -folie.

Diese Schichten werden miteinander laminiert. Dabei „verschmilzt“ bei hoher Temperatur die innere Folie mit den äußeren Schichten und der Solarzelle und bildet einen Verbund.

Es entstehen Glas-Glas-Module oder Glas-Folien-Module, je nachdem, ob für die Rückseite eine Glasscheibe oder eine Kunststofffolie verwendet wird. Die biegsamen Dünnschichtzellen können bei Bedarf auch ganz ohne Glas auskommen.

PV Module können mit individueller Formgebung oder auch Abmessungen angeboten werden; möglich sind transparente, bei Bedarf auch gebogene Modulformen, kombiniert werden sie mit einer optischen Farbgestaltung. Die Verwendung von gebogenen Gläsern für moderne Gebäude oder Baukörper ist auch mit Glas-Glas Modulen möglich. Durch die spannungsfreie Einbettung der PV-Zellen können Module mit teilvorgespanntem Glase entstehen, welche einen Biegeradius ab 450 mm aufweisen können. (siehe Pirstinger, I. & al. 2020)

Bei Standardmodulen wird für die Frontseite (die der Sonne zugewandte Seite) Einscheibensicherheitsglas verwendet und für die Rückseite eine Kunststoffverbundfolie (Poly-Vinyl-Fluorid, PVF). Die innere Folie ist meist aus EVA (Ethyl-Vinyl-Acetat).

Alternativ dazu kann die Solarzelle auch mit PVB-Folie (Poly-Vinyl-Bytural) zwischen zwei Glasscheiben eingeschlossen werden. Dadurch entsteht ein starker Aufbau ähnlich wie Verbundsicherheitsglas, und das Solarmodul kann damit auch z. B. als Überkopfverglasung oder als eigenständiges Fassadenelement in Gebäude integriert werden.

Eine zweite Methode neben dem Laminieren mit Folien ist das Einschließen von Solarzellen mit Gießharz. Dafür werden die Solarzellen zwischen zwei Glasscheiben befestigt und die Zwischenräume mit flüssigem Gießharz ausgefüllt, das dann aushärtet.

Eine dritte Möglichkeit ist, Dünnschichtzellen gleich auf dem Trägermaterial herzustellen (dabei wird, wie wir bereits wissen, eine sehr dünne Schicht Halbleitermaterial direkt auf das Trägermaterial, z. B. eine Glasscheibe oder auf Metallbahnen, aufgebracht). Auch diese Elemente lassen sich gut für die Gebäudeintegration verwenden.

Wie werden aus Solarzellen Solarmodule?

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