Solarmodul: Aufbau, Funktion und Verwendung

Das Solarmodul, auch Solarpanel genannt, ist das Herzstück der Photovoltaikanlage. In Reihe geschaltet, oder einzeln betrieben, wandelt das Modul Sonnenenergie in Form von Sonnenlicht in elektrischen Strom um. Verbaut bilden die zusammengeschlossenen Solarmodule meist größere Flächen, die dann auf Dächern oder freien Arealen angebracht werden können.

Aufbau des Solarmoduls

Das Solarmodul besteht in der Regel aus mehreren Schichten. Diese dienen nicht nur zur Gewinnung und Umwandlung der Energie, sondern auch dem Schutz und der Stabilität des Moduls. Die innerste Schicht bilden die Solarzellen. Sie wandeln das Sonnenlicht in nutzbar gemachte elektrische Energie um. Im Modul sind mehrere Zellen über Lötbänder miteinander verbunden. Ummantelt wird die Zellschicht von der EVA-Schicht. Ethylenvinylacetat oder Gießharz wird bei rund 150 Grad Celsius mit den Solarzellen verschweißt. Der Kunststoff oder Harz schützt vor Feuchtigkeit sowie Korrosion. Auf der Unterseite schließt sich die Tedlar Verbundfolie aus Polyvinylfluorid an. Diese Schicht wiederum garantiert eine längere Haltbarkeit und ist sehr lichtdurchlässig.

Eine Glasschicht schützt die Solarzellen vor Wettereinwirkungen

Sie hilft außerdem, die Wärme im Inneren des Moduls zu halten, statt Licht und Wärme nach unten durchzulassen. Bei einigen Bautypen ist hier eine beschichtete Glasplatte verbaut. Über der EVA-Schicht befindet sich eine Glasschicht. Meist wird dafür ein Glas verwendet, das leichte Stöße und Wettereinwirkungen verkraftet, aber mit vier Millimeter Dicke dünn genug ist, um das Licht nicht zu bündeln. In Schneezonen oder bei starkem Wind sollte daher der Flächenlasten-Wert von 5400 N/qm für diese Schutzschicht beachtet werden. Die Schichten werden durch eine Dichtung in ihrem Rahmen gehalten. Dieser besteht, je nach Hersteller, meist aus Aluminium oder einem anderen Leichtmetall.

Abbildung Solarmodul auf dem Dach
© panthermedia.net / usarwasch

Funktionsweise und Verwendung von Solarmodulen

Das Solarmodul wird an einem Ort angebracht, an welchem es möglichst vielen Sonnenstunden am Tag direkt ausgesetzt ist. Große Solarpaneele enthalten in der Regel fünfzig oder mehr Solarmodule. Die wiederum werden aus vielen einzelnen Solarzellen zusammengesetzt. Parallel dazu liegt bei jeder Solarzelle eine Bypass-Diode an, die überbrückend wirkt, falls eine Zelle ausfällt. Um die Energie aus dem Solarmodul verwendbar zu machen und weiterzuleiten, benötigt es einen Wechselstromwandler. Lediglich bei kleinen Taschen-Modulen zum Laden eines Mobilgerätes kann meist direkt ein Kabel an das Solarmodul angeschlossen werden.

Der Strom kann selbst verwendet oder ins Stromnetz eingespeist werden

Fällt Sonnenlicht auf das Modul, trifft es zwischen negativen und positiven Elektroden zuerst auf eine Schicht n-dotiertes Silizium, dann auf das p-dotierte Silizium. So werden die Teilchen entlang der Zellen geleitet und folglich auf atomarer Ebene angeregt. Es entsteht eine Gleichspannung, die anschließend in das Stromnetz eingespeist wird. Der angeschlossene Wandler bringt diese Spannung auf die üblichen 50 Hz Wechselstrom, die im Haushaltsnetz genutzt werden. Der Strom kann nun in den eigenen Haushalt geleitet und verwendet werden. Oder aber in das lokale Stromnetz eingespeist werden. Letztere Verwendung muss durch aber den Netzbetreiber reguliert und vereinbart werden.

Verschiedene Formen des Solarmoduls

Die Technik im Solarmodul wird ständig weiterentwickelt und für verschiedene Verwendungsmöglichkeiten oder eine Speicherung optimiert. So existieren verschiedene Bauweisen aus robusten und weniger robusten Materialien. Module mit monokristallinen Zellen sind für kleinere Flächen ausreichend. Solarmodule hingegen, welche polykristalline Zellen enthalten, sollten nur auf großen Flächen verbaut werden. Am langlebigsten sind Glas-Glas-Module. Bis zu dreißig Jahre Betrieb versprechen Hersteller. Glas-Folie-Bauarten sind meist kurzlebiger, aber auch günstiger. Die Anlagen selbst sind für die Montage auf dem Boden oder den Einsatz auf dem Dach optimiert.

Heizung.de Autor Philipp Hermann

Fazit von Philipp Hermann

Das Solarmodul ist der wichtigste Bestandteil der Solar- bzw. Photovoltaikanlage und wandelt die Sonnenenergie in Gleichstrom um. In Reihe mit einem Wechselstromwandler geschaltet, wird so der verwendbare Strom erzeugt.

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