Qualitätsmerkmale von Photovoltaik­modulen

Bild 1: Die Solarmodule sind die Hauptkomponente einer Photovoltaikanlage

Mit dem neuen Whitepaper »Photovoltaikmodule: Qualität erkennen«  bietet Panasonic Hilfestellung bei der Wahl von Solarmodulen (Bild 1 und 2). Die Qualitätskriterien, die darin erläutert werden, betreffen das Produkt selbst sowie den Modulhersteller.

Der Blick auf die Qualitätsmerkmale von Photovoltaikmodulen richtet sich in erster Linie auf Wirkungsgrad, Temperaturkoeffizient und konstruktive Details, die dafür sorgen, dass ein Modul jahrzehntelang stabil Solarstrom produziert. Darüber hinaus sichern umfassende Modultests die Widerstandsfähigkeit.

Das sind nicht nur die obligatorischen Prüfungen nach den Vorgaben der International Electrotechnical Commission (IEC), sondern vor allem freiwillige Herstellertests, die häufig weit über die vorgeschriebenen Testbedingungen hinausgehen.

Die Solarmodule sind nicht nur die Hauptkomponente einer Photovoltaikanlage, sondern auch der größte Kostenblock in der Anschaffung. Der Wirkungsgrad des Moduls ist mit das wichtigste Entscheidungskriterium. Denn mit jedem Prozentpunkt steigen der jährliche Solarertrag und die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage.

 

Unterschiedliche Technologien

Bild 1: Mit dem Whitepaper »Photovoltaikmodule: Qualität erkennen« bietet Panasonic eine hilfreiche Informationsquelle

Entscheidend für die Höhe des Wirkungsgrades ist die Technologie der Module beziehungsweise der Solarzellen, aus denen die Module bestehen. In den vergangenen 20 Jahren hat sich die kristalline Modultechnologie am Markt durgesetzt. Mono- und polykristalline Solarmodule haben einen höheren Wirkungsgrad als Dünnschichtmodule, wobei monokristalline die etwas günstigeren polykristallinen Module in der Effizienz noch übertreffen.

Dünnschichtmodule, die aus unterschiedlichsten Substraten gefertigt werden können, benötigen für die gleiche Leistung mehr Fläche als kristalline Module. Allerdings haben sie den Vorteil des besseren Schwachlichtverhaltens. Das heißt, bei diffusem Licht – zum Beispiel, wenn der Himmel bewölkt ist – erzeugen sie mehr Solarstrom.

Eine dritte etablierte Bauart ist die Heterojunction-Technologie. Sie kombiniert die Vorzüge der beiden Photovoltaik-Technologien. Ein hauchdünner monokristalliner Silizium-Wafer im Inneren der Zelle wird von einer ultradünnen amorphen (= Dünnschicht) Siliziumschicht umhüllt. Der hohe Solarertrag der kristallinen Zelle kombiniert mit dem besseren Schwachlichtverhalten der Dünnschichthülle führt zu einem höheren Wirkungsgrad (Bild 3).

Temperaturkoeffizient wichtiger Parameter

Mit steigenden Umgebungstemperaturen erwärmen sich auch die Solarmodule. Steigen die Temperaturen der Module, sinkt jedoch die Leistung der Photovoltaikanlage. Dieser Zusammenhang zwischen der Temperatur und der Leistung von PV-Modulen wird mit dem Temperaturkoeffizienten erfasst. Je niedriger der Temperaturkoeffizient, desto geringer ist der Ertragsverlust bei hohen Temperaturen.
In der Regel liegt der Temperaturkoeffizient bei kristallinen Modulen zwischen -0,4 %/°C und -0,5 %/°C.

Modultests geben Orientierung

Bild 3: Die amorphe Schicht der Heterojunction-Zelle reduziert den Elek­tronenverlust auf der Oberfläche und erhöht so den Wirkungsgrad

Von Photovoltaikmodulen wird erwartet, dass sie an dem ungeschützten Montageort auf dem Dach oder an der Fassade Wind und Wetter trotzen. Hagelkörner, Starkregen, Stürme und UV-Strahlung sollten die Funktionalität der PV-Module nicht gefährden.

Um dies sicherzustellen, lassen Modulhersteller ihre Produkte von Prüfinstituten testen. Herstellern, Installateuren und Anlagenbetreibern geben die Prüfzeichen gleichermaßen Sicherheit. Neben den obligatorischen Tests sorgen freiwillige zusätzliche Prüfungen für eine noch höhere Sicherheit.

Wie für alle elektrischen Geräte gilt auch für Photovoltaikanlagen und ihre Komponenten, dass die Sicherheit gewährleistet sein muss. So muss der Hersteller durch das CE-Zeichen erklären, dass keine Gefahr von seinem Modul ausgeht.

Darüber hinaus gibt es spezielle Normen für Photovoltaikmodule. Für den europäischen Markt werden Module den Normen der International Electrotechnical Commission (IEC) entsprechend getestet. Die Prüfzeichen IEC 61215 für Module mit kristallinen Zellen und IEC 61646 für Dünnschichtmodule sind nicht gesetzlich vorgeschrieben. Sie werden aber vom Markt gefordert, da beispielsweise Banken und Versicherungen diese Zertifizierungen verlangen.

In den Tests werden die Module auf ihre Bauarteignung und -zulassung hin untersucht. Dafür werden sie unterschiedlichen extremen Beanspruchungen in drei Bereichen ausgesetzt: Sonnenlicht, Klima und mechanische Belastung. Weiterhin gibt es die Norm IEC 61730, welche als Sicherheitsprüfung für PV-Module gilt.

Mit internen Tests stellen Modulhersteller vor der externen Überprüfung sicher, dass ihre Produkte den harten Testbedingungen standhalten. Qualitätsanbieter gehen freiwillig über die Vorgaben der IEC hinaus, um ihren Kunden noch mehr Sicherheit geben zu können.

Modularität für mehr Leistung

Die meist begrenzte Fläche auf Hausdächern macht eine optimale Belegung durch Solarmodule mit Standardmaßen oft schwierig. Darüber hinaus verhindern Aufbauten wie Gauben und Kamine es häufig, ein Dach komplett für die Solarstromerzeugung zu nutzen. Umso wichtiger ist es, die zur Verfügung stehenden Fläche optimal zu nutzen.

Bei Modulen mit Standardgrößen bleibt häufig eine Restfläche, die zu schmal ist für eine weitere Modulreihe – unabhängig davon, ob sie in vertikaler oder horizontaler Richtung montiert wird. Das stört die Optik auf dem Dach und mögliche Leistung wird verschenkt. Abhilfe bieten Solarmodule in unterschiedlichen Abmessungen.

Auch auf Details achten

Konstruktive Details tragen dazu bei, dass Photovoltaikmodule den mitunter hohen mechanischen Belastungen standhalten. Eine Angabe zur maximalen Belastbarkeit in Bezug auf Wind- und Schneelasten ist Teil der technischen Spezifikationen. Der zulässige Flächendruck wird in Pascal (Pa) angegeben. Viele Modulhersteller garantieren 2 400 Pa für ihre Produkte. Das heißt, die Moduloberflächen dürfen mit maximal 2400 N/m² belastet werden. In den vergangenen Jahren sind immer mehr Hersteller dazu übergegangen, eine Belastbarkeit von 5 400 Pa zu bieten. Das gibt in Regionen mit hohen Wind- und Schneelasten mehr Sicherheit.

Mikroverschattungen vorbeugen: Es müssen allerdings nicht immer Schäden am Modul sein, die zu Leistungseinbußen führen. Schon kleine Verschattungen (sogenannte Mikroverschattungen), die beispielsweise von festsitzendem Vogelkot verursacht werden, können die Leistung mindern. Auch hier können bauliche Details Abhilfe schaffen.

Produkt- und Leistungsgarantien

Allen Prüfungen und Zertifizierungen zum Trotz können Schäden an Photovoltaikmodulen entstehen. Für diesen Fall bieten die Hersteller zusätzlich zur gesetzlich vorgeschriebenen Gewährleistung freiwillige Garantien an. Modulhersteller unterscheiden zwischen Produkt- und Leistungsgarantie.

  • Die Produktgarantie entspricht im Prinzip der Gewährleistung im Falle von Mängeln an den Modulen. Im Rahmen ihrer freiwilligen Produktgarantie verlängern die Hersteller den Zeitraum.
  • Die Leistungsgarantie beziffert die Leistung, die ein Photovoltaikmodul laut Hersteller nach einem bestimmten Zeitraum noch erbringen muss. Üblich sind Zeiträume von zehn Jahren bei einer Leistungsgarantie von 90 % der Modulleistung und über 20 Jahre für 80% der Leistung.
  • Eine andere Möglichkeit ist die lineare Leistungsgarantie. Dabei wird für jedes Jahr der Garantiezeit unter Abzug eines jährlichen prozentualen Leistungsverlustes eine Mindestleistung definiert.

Produkt- und Leistungsgarantie sind freiwillige Leistungen von Modulherstellern. Deshalb können die Unternehmen die Garantiebedingungen frei formulieren und festlegen. Man sollte sich die Garantieerklärungen anschauen und nach der Garantiequote fragen. Eine niedrige Zahl bestätigt die hohe Qualität der Module.

Autor

Dipl.-Kommunikationswirt Roland Lüders, Redaktion »de«

Quelle und Bildquelle: www.elektro.net