Halbzellenmodule vertreiben Vollzellenmodule vom Markt

Halbzellenmodule

Inzwischen gibt es auf dem Markt überwiegend Halbzellenmodule. Vollzellenmodule werden immer weiter vom Markt verdrängt. Das liegt daran, dass die Halbzellenmodule nicht teurer in der Produktion sind, dafür aber wesentlich effizienter arbeiten.

Vorteile

Leistungsstärker

besseres Verschattungsverhalten

bessere Temperaturkoeffizienten

Nachteile

mehr Aufwand bei der Verkablung

höhere Fehleranfälligkeit bei Produktion

Ein Solarmodul ist nicht gleich Solarmodul. Eine wesentliche Entscheidung zwischen den Modularten ist, ob es sich um ein Halbzellenmodul oder ein Vollzellenmodul handelt. Diese unterscheiden sich nicht nur in ihrer Technik und ihren daraus resultieren Wirkungsgraden, sondern auch in ihrer Optik. Auf einem Blick lässt sich oft sagen um, welche Modulart es sich handelt. Was genau der Unterschied ist und warum Halbzellenmodulen seit einigen Jahren den Markt erobern, klären wir in diesem Artikel.

Was sind Halbzellenmodule?

Halbzellenmodule bestehen wie der Name schon sagt aus halben Zellen. In der Produktion werden die fertigen Zellen halbiert. Damit können auf gleicher Modulfläche mehr Halbzellen Platz finden. Geläufige Werte für Vollzellen sind dabei 60 oder 72 Zellen pro Modul. Bei Halbzellenmodulen wiederum sind es dann 120 bzw. 144 Zellen pro Modul.

Jedoch unterscheiden sich die Module nicht nur in ihrer Anzahl an Zellen, sondern auch in ihrem technischen Aufbau. Halbzellenmodule sind anders verschaltet, als Vollzellenmodule. Dadurch kann das Halbzellenmodul effizienter arbeiten. Bei Halbzellenmodulen kann optisch ebenfalls eine Trennung des Moduls festgestellt werden. In der Mitte verläuft ein etwas breiterer Balken. Dort ist eine Sammelschiene montiert.

Mehr Strings bei Halbzellen

Bei einem klassischen Vollzellenmodul werden 20 oder 24 Zellen parallel geschaltet und bilden damit einen String. Insgesamt gibt es damit dann drei Strings in einem Modul. Bei der Halbzelle sieht das etwas anders aus. Hier werden zwar auch jeweils 20 Halbzellen parallel geschaltet und bilden damit einen String. Jedoch haben wir durch die doppelte Anzahl von Zellen auch die doppelte Anzahl von Strings. Bedeutet im oberen Teil des Moduls befinden sich drei Strings und im unteren Teil befinden sich dann noch weitere drei Strings.

Keine kaputten Zellen

Auch wenn es sich bei der halben Zelle um keine vollständige intakte Zelle handelt, können keine kaputten Zellen für die Herstellung dieser Module verwendet werden. Die Zellen werden fein säuberlich in der Mitte getrennt. Zuerst wird aus der Siliziumbasis ein Wafer hergestellt. Aus den Wafern werden dann die kristallinen Zellen gefertigt. Diese Wafer müssen dann halbiert werden. Die wohl häufigste Methode dabei ist die Verwendung eines Lasers. Dieser kann voll automatisiert den Wafer in zwei Teile trennen. Diese Hälften können dann weiter verarbeitet werden. Ein zerbrochener Wafer, ist allerdings so kaputt, dass er nicht weiter verwendet werden kann.

Monokristallin oder Polykristallin?

Grundsätzlich können Halbzellenmodule in beiden PV-Typen, also mono- oder polykristallin, gefertigt werden. Jedoch wird in der Praxis eher auf die monokristalline Bauweise gesetzt. Der Hauptunterschied zwischen den beiden kristallinen Arten ist, die Art und Weise, wie das Silizium gewonnen wird. Bei monokristallinen Modulen wird die Siliziumbasis eigens für diese Zwecke gezüchtet. Dadurch ist der Produktionsaufwand ein wenig höher, was sich auch leicht auf die Kosten auswirkt.

Jedoch haben die monokristallinen Module einen klaren Vorteil gegenüber den polykristallinen Modulen. Der Wirkungsgrad ist bei dieser kristallinen Art höher.

Vorteile von Halbzellenmodulen

Die Vorteile eines Halbzellenmoduls überwiegen. Deswegen lassen diese sich auch eher auf dem Markt finden. Die Vorteile entstehen durch die andere Bauweise des Moduls.

Leistungsstärker

Vor einiger Zeit bereits hat das Fraunhofer-Institut herausgefunden, dass Halbzellenmodule eine bessere Leistung haben. Ganz konkret spricht man hier von einer 2 bis 3 Prozent höheren Modulleistung gegenüber von Vollzellenmodulen. Warum das so ist, lässt sich ganz leicht physikalisch erklären. In einer halben Zelle fließt weniger Strom, als in einer vollen Zelle. Der Leistungsverlust berechnet sich durch P Verlust = R x I². Dadurch dass die Stromstärke I kleiner wird, wird auch der Leistungsverlust der Zelle geringer und der Wirkungsgrad des Moduls wird größer. Allerdings liegt das nicht alleine an der niedrigeren Stromstärke. Insgesamt gibt es auch einen niedrigeren Widerstand in dem Modul. Dadurch wird der Faktor R auch kleiner, was den Leistungsverlust P Verlust weiter minimiert.

Besserer Temperaturkoeffizient

Dadurch, dass weniger Strom in den Zellen fließt, verbessert sich auch der Temperaturkoeffizient eines Moduls. Das wiederum kommt dem Modul im Sommer zugute und verbessert die Leistung des Moduls. Denn unter hohen Temperaturen nimmt die Leistung des Moduls ab. Der Temperaturkoeffizient ist hierbei eine Kennzahl, die anzeigt, wie die Leistung sich bei Temperaturerhöhungen verhält.

Besseres Verschattungsverhalten

Das Halbzellenmodul hat in der Mitte eine Sammelschiene und an dieser befindet sich auch die Freilaufdiode. Damit wird das Modul rein technisch betrachtet noch einmal in zwei Hälften geteilt. Zumindest, wenn es um Verschattung geht. Wird der untere Teil des Moduls verschattet, dann kann der obere Teil, also alles über der Freilaufdiode, weiterhin produktiv arbeiten. Bei Vollzellenmodulen führt eine Teilverschattung des Moduls zu einem Leistungsverlust. Die Zellen können dann nicht ihre maximale Leistung erbringen. Dieser Vorteil entsteht allerdings nur, wenn das Modul hochkant montiert ist, also sodass der obere Teil wirklich durch die Freilaufdiode abgegrenzt wird.

Nachteile von Halbzellenmodulen

Die Vorteile überwiegen, doch völlig ohne Nachteile kommt das Modul nicht. Auch wenn sie in Relation eher geringe Nachteile sind.

Montage „schwieriger“ durch andere Verkablung

Das Halbzellenmodul besitzt im Gegensatz zum Vollzellenmodul eine weite Anschlussbox. In der Mitte des Moduls befindet sich eine weitere. Dort befindet sich das Kabel, die bei der Montage berücksichtigt werden muss. Grundsätzlich sollte das inzwischen kein Problem mehr darstellen und die Solarteure sollten in der Lage sein, die Module ordnungsgemäß zu verbauen.

Anfälliger für Fehler

Das Modul hat mehr Zellen, die verlötet und verkabelt werden müssen. Anstelle der 20 vollen Zellen, sind es nun 120 halbe Zellen. Hypothetisch ist es also möglich, dass bei der Produktion etwas schiefgehen könnte. Ein Lötfehler oder ein falsches Kabel kann allerdings auch bei einem Vollzellenmodul auftreten. Durch die Komplexität der Verkablung und der höheren Anzahl der Zellen, ist das Halbzellenmodul jedoch etwas anfälliger für Produktionsfehler.

Kosten eines Halbzellenmoduls

Durch die weiteren Produktionsschritte könnte man meinen, dass die Halbzellenmodule teurer sind. In der Realität sieht das allerdings anders aus. Da diese Technologie nichts mehr Neues ist und sich bereits auf dem Markt etabliert hat, sind die Kosten nicht teurer als die eines Vollzellenmoduls. Zudem haben die viele Hersteller inzwischen automatisierte Prozesse, um diese Modulart herzustellen. Dadurch halten sich die Mehrkosten in Grenzen. Ob es jedoch einen Halbzellen- oder doch ein Vollzellenmodul sein soll, ist also keine finanzielle Entscheidung.

Besonderer Vorteil bei Bifazialen Modulen

Die meisten Halbzellenmodulen sind bifaziale Module. Allerdings haben diese noch einen weiteren entscheidenden Vorteil. Durch den Aufbau des Moduls gibt es viele Zwischenräume im Modul, also freie Flächen, an denen das Licht nur reflektiert wird. Diese Reflexion kann aber von einem Bifazialen Modul genutzt werden. Dadurch gibt es noch einmal eine Leistungsverbesserung und das Modul kann noch effizienter arbeiten.

Hersteller von Halbzellen Modulen

Es gibt inzwischen eine ganze Reihe von Herstellern, die ihre Module mit der Halbzellen Technologie herstellen. Dazu zählen unter anderem:

• Astroenergy
• Canadian Solar
• QCells
• JA Solar
• Jinko Solar
• LG
• Luxor
• Solarwatt
• Viessmann

Zu beachten ist jedoch, dass manche dieser Module von den Herstellern über die 500 Watt Grenze kommen. Damit eignen sie sich nicht mehr für den Gebrauch auf privaten Hausdächern. Module, die für die private Dachnutzung sich eignen würden, wären: