Bifaziale Module: Mehr Leistung durch zwei Seiten

Auf dem Markt der Solarmodule gibt es verschiedene Modularten. Dabei wird unter anderem unterschieden zwischen den monofazialen und den bifazialen Solarmodulen. Man nennt sie auch einseitige und zweiseitige Module. Die zweiseitigen Module oder eben auch bifaziale Module, haben gegenüber den einseitigen Modulen einige Vorteile zu bieten. Jedoch sind diese nicht für jede Anwendungszwecke geeignet.

Technik

Im Grunde hat es sich bei einem Bifazialen Modul um dieselbe Technik wie bei den „klassischen“ monofazialen Modulen. Der Unterschied liegt allerdings bei der Rückseite des Moduls. Denn diese besteht meistens ebenfalls aus gehärtetem Glas. Die klassische Folie ist nicht vorhanden. Dadurch kann das Licht auch hier in das Solarmodul eindringen. Auf beiden Seiten des Moduls befindet sich dann eine aktive Schicht, die die Strahlen absorbiert. Die einzelnen Solarzellen können dieses Licht dann ebenfalls in Strom umwandeln. Durch diese einfache Methode wird die Leistung des Moduls erhöht. Tests haben ergeben, dass diese Modulart fünf bis fünfzehn Prozent Mehrertrag ausmachen können.

Der entscheidende Faktor an bifazialen Modulen ist, dass mehr Licht abgegriffen werden kann. Es wird nicht mehr nur das direkt darauf scheinende Licht zu Strom verarbeitet, sondern auch das Licht, das vorbei scheint und auf die Unterseite reflektiert wird. Allerdings kann auch das Licht, dass zunächst durchgegangen ist, reflektiert werden und auf die Rückseite auftreffen. Dadurch steigt die Leistung des Moduls, da wesentlich mehr Licht, was ansonsten verlorenen gegangen wäre, weiter verarbeitet werden kann.

Wie die Albedo bifaziale Module beeinflusst

Wie viel Mehrertrag das bifaziale Modul leisten kann, hängt unter anderem davon ab, wie viel mehr Licht die Rückseite des Moduls trifft. Dabei kommt es auf den Untergrund des Moduls an. Die Fläche, die sich hinter dem Modul befindet, reflektiert das Sonnenlicht auf die Solarzellen. Die sogenannte Albedo beschreibt dabei das Rückstrahlvermögen von Oberflächen. Je heller der Untergrund, desto höher ist die Albedo. Neuschnee hat zum Beispiel eine Albedo von bis zu 95 Prozent.

Je nachdem, was also hinter dem Modul liegt, desto unterschiedlicher fällt die Leistung, die Leistung aus. Ein Modul, dass permanent Neuschnee hinter sich liegt hat, wird eine höhere Effizienz aufweisen, als ein Modul, das auf einer Grasfläche angebracht wurde. Hier liegt die Albedo bei lediglich 12 bis 13 Prozent. Schwarze Oberflächen reflektieren gar nicht beziehungsweise kaum was.

Unterschiedliche Bifazialfaktoren

Jedes Bifaziale Modul ist anderes und jedes hat eine unterschiedliche Leistung. Die Rückseiten dieser Module nehmen zwar Licht auf und wandeln dieses um, doch das passiert nicht in derselben Effizienz, wie auf der Vorderseite. Der Bifazialefaktor gibt an, wie effizient die Rückseite, im Vergleich zur Vorderseite, den Strom aufnehmen kann. Ein Faktor von 70 Prozent bedeutet, dass die Rückseite maximal 70 Prozent der Leistung der Vorderseite aufnimmt.

Streulicht kann genutzt werden

Auch bei schlechtem Wetter können diese Module gut arbeiten. Den durch die doppelte Fläche kann auch wesentlich mehr Streulicht aufgenommen werden. Welches insbesondere an regnerischen oder wolkenverhangenen Tagen vorhanden ist. Insgesamt gilt der Wirkungsgrad eines bifazialen Moduls als besser gegenüber den monofazialen Modulen. Den bei den doppelseitigen Modulen kann, ohne dass die Fläche des Moduls vergrößert werden muss, die Leistung verbessert werden.

Anwendungsbereiche von bifazialen Modulen

Dadurch, dass die Module von beiden Seiten Licht auf nehmen können, eigenen sie sich besonders gut für Flachdächer, Freiflächenanlagen oder auch Terrassenüberdachungen. Eben überall da, wo genügend Licht auf die Rückseite fallen kann.

Für klassische Schrägdächer oder die Fassaden lohnen sich die bifaziale Module eher weniger. Hinter die Module kommen nur wenige Sonnenstrahlen und speziell bei den Schrägdächern, mit dunklen Dächern ist die Albedo gering. Bei der wenigen Rückstrahlung werden diese Module nicht effizient genutzt. Ausgenommen sind Glasfassaden, hier können die PV-Module wiederum sinnvoll sein, da das darunter liegende Fassadenglas, das Licht wiederum sehr gut spiegelt und dadurch die bifazialen Module effizient arbeiten könnten.

Bifaziale Module sind nichts Neues

Die Idee ist schon älter. Sie stammt von einem japanischen Forscher und stammt aus dem Jahr 1960. Das erste Mal richtig eingesetzt wurde diese Modulart jedoch erst 1974 und das keineswegs auf der Erde. Für die Raumfahrt sind die bifazialen Module besonders interessant. Auch heute noch werden für die Raumfahrt bifaziale Module verwendet.

Ausrichtungsmöglichkeiten von bifazialen Modulen

In der Praxis werden die Module nach ihrer Vorderseite optimiert ausgerichtet. Bedeutet das in Deutschland möglichst ein Winkel von 30 Grad errichtet wird. Allerdings gibt es durch die zweiseitigen Module, die Option, die die Solarmodule auch vertikal anzubringen und dabei trotzdem eine hohe Leistung zu erreichen. Werden die Module nach Osten und Westen ausgerichtet, dann können die Module über den Tag verteilt effizient arbeiten. Dabei entsteht anstelle eines mittags-Peaks ein morgen- und ein nachmittags-Peak.

Die zwei Peaks haben einen entscheiden Vorteil. Zum einen können sie die geringe Produktion von anderen geneigten Modulen ausgleichen. So würde über den Tag verteilt mehr Solarstrom zur Verfügung stehen. Diese sind nach derzeitigen Kenntnisstand genauso effektiv auf den Jahresstromgewinn wie nach Süden geneigte Module.

Dadurch, dass die Module vertikal ausgerichtet werden können, ohne groß an Leistung zu verlieren, verbrauchen sie weniger Platz. Gerade in der Landwirtschaft für Agri-Photovoltaik entstehen dabei ganz neue Möglichkeiten. Denn hier können diese platzsparend platziert werden und zwischen den Modulreihen weiterhin Landwirtschaft betrieben werden. Denkbar wäre das auch an Autobahnen. Inzwischen, gibt es auch einige Solarzäune, diese sind ebenfalls vertikal und können damit ihren Ertrag erbringen.

Ein weiterer Vorteil für vertikale Module ist, dass kein Schnee auf ihnen liegen bleibt und auch Dreck weniger drauf liegen bliebt. Das macht es besonders in schneereichen Regionen besonders attraktiv, die Module vertikal zu platzieren.

Kosten

Als die Module noch relativ neu auf dem Markt waren, lag der Kostenfaktor etwas über den klassischen Modulen. Grund dafür waren die hohen Herstellungskosten. Inzwischen werden diese Module allerdings häufiger produziert und die Herstellungsprozesse angepasst. Dadurch liegen die Preise für bifaziale Module nur leicht über den monofazialen Modulen.

Hersteller

Es gibt einige Hersteller, die bifaziale Module inzwischen in ihrer Auswahl drin haben. Die jeweiligen Module der Hersteller haben unterschiedliche Wirkungsgrade und andere Bifazialfaktoren. Neben den in der Tabelle aufgeführten sind noch weitere auf dem Markt.

Zukunftsperspektive für bifaziale Module

In den letzten Jahren ist der Marktanteil an bifazialen Modulen angestiegen. Auch wenn sie für die Schrägdächer nicht zu empfehlen sind, haben sie genügend andere Anwendungsorte, an denen sie sinnvoll genutzt werden. Insbesondere die Möglichkeit, die Module vertikal platzieren zu können, schafft völlig neue Möglichkeiten für die Solarbranche. Dadurch kann Photovoltaik für noch mehr Bereiche interessant werden.