Solarmodule vergleichen - diese Kennzahlen sind relevant!

Solarmodule werden von verschiedenen Herstellern angeboten. Für einen objektiven Vergleich sind Datenblätter allein nicht immer hilfreich, da sie je nach Hersteller unterschiedliche Angaben enthalten. In der Praxis haben sich diese Werte als relevant erwiesen, um Photovoltaik Module bewerten zu können.
Dieser Artikel wurde erstellt von:
Christian Märtel, Redakteur www.Solaranlagen-Portal.com
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Kennzahlen für Solarmodule

1. Das Herstellungsland

Photovoltaik Module werden vorrangig in Deutschland, USA und China hergestellt. Chinesischen Module sind oft preisgünstiger als europäische und amerikanische Fabrikate. Den höchsten Qualitätsstandard erfüllen aktuell Solarmodule aus Deutschland. Maßstäbe, die im Ländervergleich eine Aussage treffen können sind u.a. Testergebnisse in Fachzeitschriften, Langzeitstudien, TÜV Zertifikate sowie Mindestanforderungen hiesiger Banken und Sparkassen bei der Kreditvergabe.

2. Die Art der Solarzellen

Photovoltaik Module bestehen aus monokristallinen Zellen, polykristallinen Zellen oder Dünnschicht Zellen. Je nach verwendeten Solarzellen haben Photovoltaik Module unterschiedliche Vorteile. Module mit monokristallinen Solarzellen zeichnen sich durch hohe Wirkungsgrade aus. Polykristalline Module haben im Vergleich eine kurze energetische Amortisationszeit und sind günstiger in der Anschaffung. Dünnschichtmodule sind im Vergleich am leichtesten und eigen sich für eine Montage auf Flachdächern. Bei diffuser Lichteinstrahlung erreichen Dünnschichtmodule einen sehr guten Ertrag.

3. Der Wirkungsgrad

Der Modulwirkungsgrad gibt an, wieviel Sonnenenergie Solarmodule in nutzbaren Strom umwandeln. Der Modulwirkungsgrad wird meist in Prozent unter Berücksichtigung von Laborbbedingungen (STC - Standard Test Conditions) angegeben und variiert in der tatsächlichen Nutzung. Bei einem Modulwirkungsgrad von 20 % würde ein Fünftel der einstrahlenden Energie zu elektrischer Leistung. Der Modulwirkungsgrad ist als solcher nicht an eine bestimmte Fläche gebunden, sondern modulspezifisch. Aktuelle Modulwirkungsgrade bewegen sich in einem Bereich von sechs bis zwanzig Prozent, je nach Art des Solarmoduls.

Der sog. Füllfaktor ist hierbei ein Maß für die Qualität von Solarzellen. Der Füllfaktor wird numerisch ohne Einheit angegeben und hat unter idealisierten Bedingungen den Wert 1. Errechnet wird der Füllfaktor durch Division der maximalen Leistung einer Solarzelle (Maximum Power Point) mit dem Produkt aus Leerlaufspannung und Kurzschlussstrom. Der Wert drückt damit das Verhältnis von praktischer maximaler Leistung und theoretisch maximaler Leistung aus. Je weiter der Füllfaktor vom Wert 1 abweicht, umso geringer ist der Wirkungsgrad der Solarzelle.

Der Kurzschlussstrom wiederum gehört zu weiteren wichtigen Kennwerten eines Solarmoduls. Verbindet man beide Pole ohne Widerstand miteinander ("Kurzschluß"), ist der Kurzschlussstrom messbar. Der Kurzschlussstrom ist direkt von der Bestrahlungsstärke abhängig. Im Gegensatz zur Leerlaufspannung, bei der die Spannung maximal und die Stärke bei null liegt, ist die Stärke beim Kurzschlusstrom maximal und die Spannung minimal. In beiden Fällen ist die Leistung der Photovoltaikanlage Null.

4. Die Nennleistung in Watt peak

Die Nennleistung beschreibt die Leistungsabgabe [Watt] eines Solarmoduls unter Normbedingungen. Als Normbedingung sind in Deutschland eine Einstrahlungsstärke von 1000 Watt/qm und eine Modultemperatur von 25°C festgelegt. Die Normstrahlung von 1000 Watt/qm wird in Deutschland nur selten erreicht. In der Praxis liegt die Leistungsabgabe der Module deshalb unter der angegebenen Nennleistung.

Der Flash Test gehört hierbei zu den üblichen Standardtestverfahren, um die Nennleistung von Solarzellen und Solarmodulen zu bestimmen. Beim Flash Test werden zunächst einzelne Solarzellen mit einem kurzen Lichtblitz für wenige Millisekunden mit einer Stärke von 1000 W/qm2 beblitzt. Das Spektrum des Lichtblitzes bewegt sich dabei möglichst nahe an dem der Sonne.

Aus der abgegeben Leistung wird die Nennleistung der Solarzelle bestimmt. Aus Solarzellen mit einer identischen Nennleistung werden jeweilig Solarmodule gefertigt. Die Solarmodule werden in einem folgenden Schritt einem weiteren Flash Test unterzogen und mit den Angaben auf dem Modul verglichen, um die angegebene Nennleistung zu bestätigen.

Der Maximum Power Point wiederum bezeichnet den Betriebszustand einer Solarzelle, an dem diese ihre maximal mögliche Leistung abgibt. Dieser Punkt ist mathematisch definiert als Produkt aus Kurzschlussstrom und Leerlaufspannung der Solarzelle. Folglich ist der Maximum Power Point kein konstanter Wert. Er ändert sich in Solarzellen fortlaufend und wird beeinflusst von der Strahlungsintensität und Zelltemperatur. Damit Solarmodule möglichst konstant am Maximum Power Point arbeiten, wurden technische Lösungen entwickelt (Maximum Power Point Tracking), die fortlaufend mit Hilfe von Mikroprozessoren den jeweils aktuellen Maximum Power Point errechnen und die Leistungsdaten der Solarzellen danach ausrichten. MPP Tracker werden in Wechselrichtern verbaut. Entwickelt werden auch Solarmodule mit integriertem MPP Tracker, um Verschattung von Photovoltaik besser ausgleichen zu können.

5. Die Toleranz der Nennleistung

Die reale Nennleistung eines Photovoltaik Moduls weicht produktionsbedingt von der genannten Nennleistung unter Normbedingungen ab. Für diese Abweichung geben Hersteller eine Toleranz an, gemessen in "plus Prozent" und "minus Prozent". Module, die ausschließlich Plustoleranzen aufweisen, erreichen die genannte Nennleistung definitiv und liegen eventuell etwas darüber.

6. Die Parallel Verschaltung

Verschiedene Hersteller bieten Module mit parallel verschalteten Solarzellen an. Vorteil dieser Technik ist, dass bei einer teilweisen Verschattung das Modul einen höheren Durchschnittsertrag erbringt.
Bei einer Reihenschaltung der Solarzellen wird eine höhere Spannung erzielt, was vor allem für kleinere Photovoltaikanlagen nützlich ist.

7. Das Schwachlichtverhalten

Schwachlichtverhalten bezieht sich auf die Leistung eines Photovoltaikmoduls bei schwachen Lichtverhältnissen. Gerade für eine Photovoltaik Anlage in Deutschland spielt dies eine wichtige Rolle, da hier Bewölkung oft für schwächere Lichtverhältnisse sorgt.

Maßgeblich für die Leistung von Solarmodulen bei Schwachlicht ist hierbei der Modulwirkungsgrad. Dieser bezieht sich standardmäßig auf ideale Lichtverhältnisse von 1000 W/m² und sinkt bei schwächerer Einstrahlung. Beim Schwachlichtverhalten geht man von einer Einstrahlung von 200 W/m² aus, bei der der Wert gemessen wird. Er sollte 8% Leistungsminderung nicht überschreiten. Je höher der Wert für den Wirkungsgrad liegt, desto mehr Strom kann ein Modul bei wenig Licht produzieren. Vor allem Dünnschichtmodule können Schwachlicht sehr gut ausnutzen.

8. Die Modulfläche und das Modulgewicht

Solar Module mit größerer Fläche haben in der Regel eine höhere Nennleistung, da mehr Solarzellen zur Stromerzeugung verbaut sind. Für die Ertragsrechnung einer Photovoltaikanlage ist jedoch die installierbare Gesamtfläche maßgebend. Um eine Dachfläche bestmöglich auszunutzen, kann es je nach Situation sinnvoll sein, kleinere Module zu verwenden, um mehr Modulreihen verbauen zu können.

Für die statische Belastung des Daches ist das Gewicht der Module der wichtigste Faktor. Bei Dächern mit geringer Dachlastreserve sind leichte Module wie z.B. Dünnschichtmodule zu empfehlen.

9. Die Kompatibilität mit Aufständerungssystemen

Auf Flachdächern kann durch Aufständerung der Solarmodule ein höherer Ertrag erziehlt werden. Knubix und Scirocco sind zwei Aufständerungssysteme, die sich an der Spitze des Marktes positioniert haben. Ein Großteil der Module sind mit diesen Systemen kompatibel. Wenn Sie eine Aufständerung planen, sollten Sie die Kompatibilität der Modulen mit einem Aufständerungssystem klären.

10. Die Leistungsgarantie

Photovoltaik Anlagen sind auf eine Betriebszeit von mehr als 20 Jahren ausgelegt. Die Nennleistung der Solarmodule sinkt im Laufe der Jahre etwas ab, so dass nach 20 Jahren die Anlage nicht mehr die gleiche Leistung erreicht wie im ersten Betriebsjahr. Dies ist für die Ertragsrechnung zu berücksichtigen. Verschiedene Hersteller geben hier eine Garantie, dass eine Modul nach 20 Jahren einen gewissen Prozentsatz der angegeben Nennleistung noch erreicht.

Begründet liegt dies in der sog. Degradation. Degradation bezeichnet einen Abfall der Leistung von Solarzellen. Über die Betriebsdauer einer Photovoltaikanlage hinweg sinkt der durchschnittliche Wirkungsgrad ab. Bei mono- und polykristallinen Solarmodulen beträgt der Verlust über 20 bis 25 Jahre hinweg 10 bis 15 Prozent der Gesamtleistung. Bei amorphen Solarzellen kommt es zu einem Verlust von bis zu einem Viertel der Gesamtleistung im ersten Jahr, jedoch ist dieser Verlust bereits in die Kennwerte der Module einfaktoriert. Hier wird also der Wirkungsgrad nach der anfänglichen Degradation angegeben.

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