PV-Modul
Bei richtiger und regelmäßiger Wartung haben Photovoltaikmodule eine sehr lange Lebensdauer. Das wird auch durch die freiwilligen Garantien mancher Hersteller mit bis zu 30 Jahren deutlich. Die richtige Wartung ist von Anlage zu Anlage unterschiedlich. Vor allem Steckverbindungen, Isolierungen und andere freiliegende Teile sollten kontrolliert werden. Auch die regelmäßige Sichtprüfung auf äußere Beschädigungen sowie eine evtl. notwendige Reinigung der Module ist zu empfehlen.
Grundsätzlich ist es nicht Pflicht, Module zu erden. Das Montagegestell wird allerdings, wie alle metallenen Strukturen und Einrichtungen eines Gebäudes, an den Potentialausgleich angeschlossen.
Häufig können veraltete Module durch neue Module ersetzt werden. Hierbei sollten sowohl die technischen als auch optischen Gegebenheiten berücksichtigt werden. Bei der elektrischen Betrachtung sollte vor allem die Auslegung mit dem Wechselrichter geprüft werden. Bei weiteren Fragen helfen wir Ihnen gerne weiter.
Für einen Leistungsverlust können mehrere Faktoren ausschlaggebend sein. Es kann sich um eine Verschmutzung der Module, einen Defekt bei einer oder mehreren Komponenten oder eine Verschattung durch z. B. einen Baum oder ein Nachbargebäude handeln. Ein Fachmann identifiziert die Ursache des Leistungsverlustes und schafft Abhilfe.
PV-Module nutzen nicht nur das direkte Sonnenlicht bei klarem Himmel, sondern auch die sogenannte diffuse Lichteinstrahlung bei Bewölkung.
Je heller es draußen ist, desto höher ist die Leistung der Module. In Mitteleuropa macht der diffuse Anteil übrigens gut 50 Prozent der Einstrahlung aus.
Polykristalline Module werden wie monokristalline Module aus Silizium hergestellt. Bei den polykristallinen Modulen ist das Silizium aber nicht so rein, daher entsteht bei der Abkühlung die typisch bläuliche kristalline Struktur. Aufgrund der geringeren Kosten des Materials und der Produktion sind polykristalline Module etwas günstiger als monokristalline Module. Diese sind dafür leistungsfähiger und haben einen besseren Wirkungsgrad.
Als Wirkungsgrad bezeichnet man ganz allgemein das Verhältnis von abgegebener und zugeführter Leistung. Die abgegebene Leistung kann maximal so groß sein wie die zugeführte Leistung. Daraus folgt, dass Wirkungsgrade niemals größer als 1 sein können (man kann anstatt der Leistung auch die aufgenommene und abgegebene Energie ins Verhältnis setzen). Bei der solaren Stromerzeugung unterscheidet man Zellen-, Modul- und Systemwirkungsgrad. In der kommerziellen Massenfertigung wird derzeit ein Zellenwirkungsgrad, je nach eingesetzter Technologie, von bis zu 20 Prozent erreicht.
Der Modulwirkungsgrad bezieht sich auf die gesamte Modulfläche und ist deshalb immer etwas geringer als der Zellenwirkungsgrad. Dies liegt u. a. an den nicht nutzbaren Zwischenräumen der aneinandergereihten Solarzellen im Modul. Auch der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom des Solargenerators mit einem bestimmten Wirkungsgrad in Wechselstrom um. Dabei spielen zwei Teilwirkungsgrade eine Rolle: der Umwandlungs- und der Nachführungswirkungsgrad, der die Präzision und Schnelligkeit der MPP-Nachführung widerspiegelt. Spitzengeräte erreichen mittlerweile Gesamtwirkungsgrade von bis zu 99 Prozent.
Der Systemwirkungsgrad bezieht sich auf die komplette Solarstromanlage. Hier ist in Relation zum Modul- und Wechselrichterwirkungsgrad ein weiterer Abfall zu verzeichnen, der auf Durchleitungsverluste, z. B. durch Kabel, zurückzuführen ist.
Über 95 Prozent aller auf der Welt produzierten Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium (Si). Als zweithäufigstes Element der Erdrinde ist es in ausreichenden Mengen vorhanden, zudem ist die Verarbeitung des Kristalls umweltverträglich möglich.
Je nach Kristallart unterscheidet man drei Zelltypen: monokristallin, polykristallin und amorph.
Die verschiedenen Zelltypen unterscheiden sich wiederum in ihren Herstellungskosten und den unterschiedlichen Wirkungsgraden. Die Wirkungsgrade amorpher Zellen (Dünnschichtzellen) liegen unter denen der anderen beiden Zelltypen; dafür sind sie aufgrund des weniger aufwändigen Herstellungsverfahrens preiswerter.
Ein Solarmodul besteht aus mehreren Solarzellen, die Sonnenlicht in Strom umwandeln können. Als Hauptbestandteil der Solarzellen dient ein Halbleitermaterial, in der Regel Silizium. Halbleiter sind Materialien, die weder den Isolatoren noch den Leitern zugeordnet werden können und deren elektrische Eigenschaften sich durch die Beimengung von Fremdstoffen (Dotierung) gravierend beeinflussen lassen. Die Solarzelle besteht aus zwei aneinandergrenzenden und mit separaten Metallkontakten versehenen Halbleiterschichten. Diese wurden jeweils so dotiert, dass eine sogenannte n-Schicht (n = negativ) mit einem Elektronenüberschuss und eine darunter liegende p-Schicht (p = positiv) mit einem Elektronenmangel entsteht. Dem Konzentrationsgefälle folgend fließen deshalb Elektronen vom n- in das p-Gebiet, sodass sich im Inneren dieser Halbleiterstruktur ein elektrisches Feld ausbildet, die sogenannte Raumladungszone.
Bei einer Solarzelle ist die obere n-Schicht so dünn, dass die Photonen des einfallenden Sonnenlichts sie durchdringen können und erst in der Raumladungszone ihre Energie an ein Elektron abgeben. Das so angeregte Elektron ist beweglich, folgt dem inneren elektrischen Feld und gelangt so aus der Raumladungszone heraus zu den Metallkontakten der n-Schicht. Beim Anschluss eines Verbrauchers wird der Stromkreis geschlossen: Die Elektronen fließen über den Verbraucher zum Rückseitenkontakt der Solarzelle und schließlich zur Raumladungszone zurück.