Das sind die aktuellen Trends bei PV-Modulen

Die Stimmung bei den Modulherstellern auf der diesjährigen Intersolar war ­prächtig. Schließlich schauen sie in volle Auftragsbücher, steigt die Nachfrage nach Solarmodulen weiter. Außerdem haben sie weiter an Innovationen gefeilt.

Das Ziel: höhere Effizienz. So setzen die großen asiatischen Hersteller auf hochwertige Projektmodule. Longi hat mit dem Himo 5 ein Projektmodul mit monokristallinen Solarzellen vorgestellt, das bis 550 Watt erreicht – auf einer Fläche von 2,56 Quadratmetern. Das sind fast 214 Watt pro Quadratmeter. Das Unternehmen setzt auf Perc-Technologie und P-Typ-Solarzellen.

Das sind Siliziumzellen, die mit Bor dotiert werden. Dieses Element hat ein Elektron weniger als Silizium. Die Oberseite des Wafers wird mit Phosphor dotiert. Da Phosphor ein Elektron mehr als Silizium hat, ist die Dotierung negativ. Durch den P-N-Übergang wird der Stromfluss in der Zelle möglich.

Andere Hersteller setzen auf N-Typ-Zellen, die umgekehrt aufgebaut sind und denen höhere Effizienz nachgesagt wird – oder das Potenzial hierzu. „Wir nutzen weiterhin die P-Typ-Perc-Zellen, da sie Industriestandard sind. Für die nächsten zwei bis drei Jahre werden sie die optimale Wahl für die meisten unserer Großprojekte bleiben“, bestätigt Jian Cui, Produktmanager von Longi. „P-Typ-Zellen haben nicht nur Potenzial für steigende Wirkungsgrade. Sie sind vor allem eine ausgereifte Technologie, die sich in der Massenfertigung bewährt hat.“

Zwei Zellen gestapelt

Jian Cui verweist darauf, dass Longi mit ­diesen Zellen immer neue Rekorde beim Wirkungsgrad aufgestellt hat. Die jüngste Höchstleistung hat das Unternehmen aber mit einer Heterojunction-Zelle erreicht. Dabei werden die kristallinen Siliziumwafer mit dünnen Schichten aus ­amorphem Silizium bedeckt. Diese ­doppelte Zellstruktur erzielt höhere Effizienz. Während der kristalline Teil das direkte Sonnenlicht nutzt, nutzt die amorphe Zellschicht indirektes Sonnenlicht besser aus. Die Energieausbeute bei Schwachlicht verbessert sich.

Mehr Ernte von der Rückseite

Auf dieser Technologie basieren die neuen Module von Luxor Solar. Das bifaziale Glas-Glas-Modul Ecoline HTJ bringt es auf bis zu 480 Watt auf einer Fläche von 2,17 Quadratmetern. Damit erreicht Luxor mehr als 221 Watt pro Quadratmeter und eine Effizienz von 22,38 Prozent. Selbst wenn die Sonne nur 200 Watt pro Quadratmeter liefert, erzielt das Modul einen Wirkungsgrad von 21,88 Prozent. Gutes Schwachlichtverhalten bringt einen weiteren Vorteil: Die Bifazialität steigt. Das Modul nutzt das vom Untergrund reflektierte Licht auf der Rückseite besser aus. Zudem setzt Luxor auf N-Typ-Zellen. Sie verhindern störende Phänomene wie potenzial- und lichtinduzierte Degradation (PID und LID), Ursachen für langfristig sinkende Modulleistung.

Module gänzlich ohne Blei

Auf die Heterojunction-Technologie setzt der Hersteller REC Solar schon länger. Das neue Alpha Pure ist ein solches Modul. Zusätzlich hat REC die Lücken zwischen den Solarzellen eliminiert. So bringt es REC bei einer Fläche von nur 1,85 Quadratmetern auf eine Leistung von bis zu 410 Watt. Das sind satte 219 Watt pro Quadratmeter. Zudem stellt REC die neuen Module komplett ohne Blei her, weshalb das Unternehmen einen der Intersolar-Awards gewonnen hat.

Auf eine weitere Technologie setzt unter anderem IBC Solar. Das neue Modul der Franken ist mit Topcon-Zellen ausgestattet. Topcon steht für ­Tunnel Oxide Passivated Contact. Auch diese Technik basiert auf N-Typ-Zellen mit zusätzlich p-dotierten Schichten. Zwischen der Siliziumbasis und der p-dotierten Schicht wird eine Lage ­Siliziumdioxid aufgebracht, die als Tunneloxid fungiert.

Dieses Tunneloxid wirkt wie ein Fahrstuhl für die Elektronen in die p-dotierte Außenschicht. Von dort wandern sie zum passivierten Rückseitenkontakt. Dadurch sinken die Verluste innerhalb der Solarzelle, Effizienz und Leistung steigen. Der Vorteil von Topcon liegt in der Massenfertigung. „Die Zellhersteller müssen im Vergleich zu den vorherigen Mono-Perc-Zellen nur zwei weitere Fertigungsschritte in ihre Produktionslinien einfügen“, erläutert Thomas Bartsch, Leiter des Produktmanagements bei IBC Solar. „Dadurch wird der Umstieg auf die neue Technologie relativ einfach möglich. Schließlich geht es nur um eine zusätzliche Behandlung der ­Waferoberfläche.“

Welche Technologie sich am Markt durchsetzt, wird sich zeigen. IBC Solar hat auch monokristalline Module mit Perc-Zellen und Heterojunction-Module im Portfolio.

Halbzellen sind Standard

Das Unternehmen setzt ­derzeit jedoch ­verstärkt auf die Topcon-Technologie. „Für die Zellhersteller bedeutet der Umstieg auf die Heterojunction-Technologie einen größeren ­Aufwand als auf Topcon“, meint Bartsch. Wegen der wachsenden Wafergrößen bis M10 oder M12 und der geringeren Innenwiderstände haben sich Halbzellenmodule durchgesetzt. In ihnen müssen die Elektronen ­kürzere Wege zurücklegen, was die Effizienz erhöht. Zudem werden die Module in der Regel in zwei oder drei separat voneinander funktionierende Teile ­geteilt. Dadurch sind sie nicht mehr so anfällig gegen Verschattung.

Grundsätzlich stehen die Modulhersteller ­derzeit vor der Frage, welche Zellgröße sich mittelfristig durchsetzt. So nutzt Longi für neue Module M10-Solarzellen mit einer Kantenlänge von 182 Millimetern. Vorher galten 166 Millimeter (M6) als Standard. Ob dies das Ende der Fahnenstange ist, steht nicht fest. Deshalb hat sich die Sonnenstromfabrik für mehr Flexibilität entschieden. Das Unternehmen wird noch in diesem Jahr seine neue Modulserie mit Heterojunction-Zellen auf den Markt bringen, zunächst mit M10-Zellen. „Langfristig wird es in Richtung eines Zellformats von 220 Millimeter Kantenlänge gehen“, prognostiziert Geschäftsführer Bernhard Weilharter.

Der Maschinenpark des Unternehmens aus Wismar ist dafür gerüstet. Das größte Modul der neuen Serie bringt es auf eine Fläche von gut 2,4 Quadratmetern. Trina Solar hat mit dem neuen Vertex-Modul ein Paneel mit einer Fläche von fast 3,11 Quadratmetern im Markt. Das Gewicht des Moduls steigt auf 33,9 Kilogramm, für einen Handwerker kaum zu stemmen. Immerhin leistet das Modul 670 Watt.

Es ist nicht nur das Gewicht, das bei ­Projekten zur Herausforderung werden kann. „Vor ­allem im Segment der Gewerbeanlagen müssen die Montagesysteme angepasst werden“, erklärt Thomas Bartsch von IBC Solar. „Mit steigenden Modulgrößen und dem Trend zu dünneren Rahmen wird die Durchbiegung der Module bei Schnee und Wind zur Herausforderung.“ Diese Lasten können nur durch das Montagesystem abgefangen werden.

Module gänzlich ohne Glas

Die Alternative sind Leichtbaumodule, wie sie Sunman aus China herstellt, demnächst wohl auch in einer neuen Fabrik in Europa. Diese ­Module kommen komplett ohne Glas aus, was das Gewicht drastisch reduziert. Damit sind sie für Gewerbedächer mit geringer Lastreserve ­besonders geeignet. Sunman hat gleichfalls eine neue Modulserie entwickelt und in München vorgestellt. „Wir sind auf die größeren Zellen umgestiegen und haben ein Halbzellenmodul mit 430 Watt Leistung entwickelt“, bestätigt Vertriebsleiter Matthias Schoft. Die Module sind dadurch etwas gewachsen. Sunman hat den nächsten Schritt bereits im Blick. „Die Zellgrößen werden weiter steigen, wir bereiten schon die nächsten Modulgrößen vor“, stellt Schoft in Aussicht. „Dann wird die Leistung auf 560 Watt steigen. Dies wird wahrscheinlich zum Jahresende der Fall sein.“•