Herstellung der Dünnschichtmodule
Um den Aufbau von Dünnschichtmodulen zu beschreiben, ist es am einfachsten sich die Unterschiede zu den bekannten kristallinen Modulen anzusehen. Grundsätzlich unterscheidet man auch zwischen Dickschicht- und Dünnschichtmodulen. Die Mono- und Polykristallinen Module gehören zu der Gruppe der Dickschichtmodule. Das kommt von der Herstellung, in der ganze Siliziumkristalle zu gleichmäßigen Solarzellen verarbeitet werden. Daraus werden noch mit Rahmen, Glas, Rückschicht und Einbettungsmaterial kompakte PV Module hergestellt wie wir sie heute typischerweise kennen.
Etwas anders sieht es aber bei Dünnschichtmodulen aus. Hier werden die Solarzellen hauchdünn auf ein Trägermaterial wie Glas, Metall oder Kunststoff aufgetragen. In der Produktion wird diese Schicht auf das Trägermateriel aufgedampft. Als Material kann wie auch beim kristallinen Modul Silizium verwendet werden. Dabei handelt es sich aber nicht um kristalline Solarzellen, sondern amorphe, also formlose Zellen.
Immer öfters werden dafür aber auch die Materialien Cadmium-Tellurid (CdTe), Kupferkies (CIS) oder Kupfer, Indium, Gallium und Selen (CIGS) verwendet. Diese eignen sich sehr gut für die Herstellung der hauchdünnen Zellschichten. Dünnschichtmodule sind also so gesehen ein Überbegriff aller Module, die mit dem Dünnschichtverfahren hergestellt werden. Die verwendeten Materialien können dabei aber ganz unterschiedlich sein wie wir sehen.
Da die Herstellung bei Dünnschichtmodulen einfacher abläuft als bei kristallinen Modulen, ist auch der Preis dementsprechend günstiger.
Effizienz und Wirkungsgrad
Die Dünnschichtmodule haben zwar durch ihre spezielle Fertigung einige Vorteile wie das geringe Gewicht und Flexibilität bei der Montage. Allerdings können diese wenn es um Leistung und Wirkungsgrad geht nicht mit den kristallinen Modulen mithalten.
Lange Zeit bewegte sich der Wirkungsgrad nicht über 10%. Durch die Verwendung spezieller Materialien hat man es aber geschafft diesen zu erhöhen. Bei modernen CIS und CIGS Technologien werden mittlerweile Wirkungsgrade von 15-20% erreicht.
Im Allgemeinen bewegen sie sich aber dennoch unter den kristallinen Modulen, weshalb diese hauptsächlich für großflächige Anlagen zum Einsatz kommen. Wenn der Platz nicht das Problem ist, bieten sich Dünnschichtmodule durchaus an. Die größere Anzahl der Module, die benötigt wird um trotzdem auf die gewünschte Leistung zu kommen, kann durch den günstigeren Anschaffungspreis wieder kompensiert werden.
Ein paar Eigenschaften gibt es dann aber doch, wo die Dünnschichtmodule besser abschneiden. Diese haben zum Beispiel ein besseres Temperatur- und Schwachlichtverhalten im Vergleich zu kristallinen Modulen.
Einsatzgebiet der Dünnschichtmodule
Dünnschichtmodule können recht flexibel eingesetzt werden. Durch ihre Eigenschaften gibt es aber Anwendungen wo sich diese weniger gut eignen. Für die meisten Einfamilienhäuser sind Dünnschichtmodule meist nicht die erste Wahl. Der Grund ist ganz einfach. Ein kleinerer Wirkungsgrad bedeutet auch eine größere Fläche pro kWp. Da auf den Dächern von Einfamilienhäusern der Platz meist begrenzt ist, möchte man viel Leistung auf wenig Fläche. Dafür eignen sich die kristallinen Module einfach besser.
Steht eine größere Fläche zur Verfügung und spielt der Platz keine großer Rolle, sind Dünnschichtmodule schon etwas besser geeignet. Vorwiegend werden aber dennoch die kristallinen Module eingesetzt. Auch wenn der Preis der Dünnschichtmodule günstiger ist, überwiegen meist die finanziellen Vorteile der langfristig höheren Erträge beim Einsatz von kristallinen Module. Auch beim Thema Montage und Robustheit haben die kristallinen Module die Nase vorne. Die Dünnschichtmodule haben aber den großen Vorteil, dass sie aufgrund ihre Gewichts und Form auch gebogen werden können. So lassen sich diese auch in Fassaden, Gebäuden und geformten Oberflächen integrieren. Das wiederum wäre bei gewöhnlichen Modulen nicht möglich. Durch die rahmenlose Konstruktion sind diese auch weniger anfällig für Staub und Schmutzablagerungen. Wenn der Selbstreinigungseffekt durch Niederschlag nicht greift, müssen Dünnschichtmodule grundsätzlich weniger oft gereinigt werden.
Ein Punkt, der aber die Verwendundung von Dünnschichtmodulen ebenfalls massiv einschränkt ist die TCO Korrosion. Dabei handelt es sich um einen Effekt, der bei einigen Arten der Dünnschichtmodule eintreten kann und die Leistung irreversibel abschwächt. Als Abhilfe dafür geben viele Hersteller eine Polerdungsempfehlung für ihre Dünnschichtmodule. Problem ist nur, diese Polerdung ist nur möglich wenn ein Wechselrichter mit Transformator verwendet wird. Es muss also eine galvanische Trennung zwischen Gleichstrom- und Wechselstromseite geben. Da heutzutage aber überwiegend transformatorlose Wechselrichter verwendet werden, fällt in diesen Fällen die Verwendung von betroffenen Dünnschichtmodulen ohnehin flach.
Vor- und Nachteile von Dünnschichtmodulen:
Fassen wir also nochmal zusammen:
Vorteile:
- Günstig in der Anschaffung
- Gutes Schwachlichtverhalten
- Geringe Temperaturempflichkeit
- Geringes Gewicht
- Flexibler in der Integration der Module in Gebäuden und Objekten
- Weniger Schmutzablagerung aufgrund der rahmenlosen Konstruktion
Nachteile:
- niedriger Wirkungsgrad
- Weniger Leistung pro Fläche als kristalline Module
- Meist nicht geeignet für transformatorlose Wechselrichter
- Anfällig für TCO Korrosion
- Weniger robust in Montage und Betrieb
Fazit:
Der plötzliche Boom der Dünnshichtmodule, den es vor einigen Jahren gegeben hat, ist auch schnell wieder zurückgegangen. Grund dafür war wohl mitunter der schnelle Marktwechsel auf transformatorlose Wechselrichter, die auch heute weiter am häufigsten eingesetzt werden.
Die Technologie neuer Dünnschichtmodule führt aber dazu, dass diese doch wieder öfters eingesetzt werden. Vor allem der Wirkungsgrad, der extrem verbessert werden konnte, macht sie wieder attraktiver.
Die Eigenschaften sind nun bekannt, schlussendlich muss sich aber jeder selbst Gedanken machen, ob die Dünnschichtmodule für einen geeignet sind.
