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Leistungsfähig, kostengünstig, qualitativ hochwertig und zudem optisch ansprechend und vielseitig einsetzbar sollen Photovoltaikmodule sein. Bifaciale Solarmodule beispielsweise sind lichtdurchlässig. Sie können sowohl das auf der Vorderseite als auch das auf der Rückseite auftreffende Sonnenlicht in Strom umwandeln. Sie eignen sich dadurch z. B. für Agro-Photovoltaikanlagen. Oder dünne biegsame Module lassen sich in geschwungene Formen, z. B. Pkw-Dächer, integrieren.
Im vergangenen Jahr brachten verschiedene Hersteller bifaciale Module auf den Markt. Dazu gehört das Modul „Swan Bifacial HC 72M“ des chinesischen Herstellers Jinko Solar. Es erreicht mit 144 monokristallinen Halbzellen bis zu 400 Watt Leistung. Eine transparente Rückseitenfolie macht das Modul leichter als bifaciale Module mit einer verglasten Rückseite. Das Gewicht des 144-Halbzellen-Moduls beträgt 23,3 kg. Dafür erhielt Jinko Solar den Intersolar Award 2019.Der chinesische Hersteller Trina hat mit der Serienproduktion seiner neuen bifazialen Doppelglasmodule begonnen. Die Module erreichen bis zu 245 Watt Leistung auf der Vorderseite. Das entspricht einem Modulwirkungsgrad von 20,7 Prozent. Zusätzlich sollen laut Hersteller die rechteckigen monokristallinen Halbzellen über die Rück­seite 80 Prozent des Solarstromertrags der Vorderseite erzielen können. Der Modulhersteller Solarwatt aus Dresden bietet für sein durchgängig schwarzes Glas-Glas-Modul „Vision 60M black“ ein blendarmes Frontglas an. Dieses soll Spiegelungen des Sonnenlichts verhindern.
Leistungsfähiger als Standardmodule sind sogenannte Perc-, HIT- und N-Typ-Solarmodule. Perc steht für „Passivated Emitter and Rear Cell“. Es handelt sich dabei um Solarzellen aus kristallinem Silizium, bei denen die Rückseite mit einer speziellen nicht-leitenden Beschichtung versehen ist. Den Aufbau einer Perc-Solarzelle haben wir in profi 7/2016 erklärt. Die HIT- bzw. die sogenannte Heterojunction-Solarzelle kombiniert dünne miteinander verbundene Schichten aus kristallinem und amorphem (strukturlosem) Silizium. Die bei Dünnschicht-Zellen bekannte Verschlechterung des Wirkungsgrades tritt bei HIT-Solarzellen nicht auf. Und im Vergleich zu kristallinen Solarzellen nutzt die HIT-Zelle ein breiteres Lichtspektrum. Darüber hinaus werden die Elektronen einsammelnden Kontaktfinger (Busbars) auf der Vorderseite der Solarzellen immer feiner, um die Verschattung der Solarzellen durch diese Metallisierungslinien so gering wie möglich zu halten.
Neue Perc-Solarmodule haben Sharp und IBC-Solar im Programm. Die drei neuen Sharp-Modelle der NU-Serie aus monokristallinen Perc-Solarzellen können sowohl hochkant als auch quer montiert werden. Das „NU-AH370“ hat mit 370 Watt die höchste Nennleistung der drei neuen Module. Mit 72 monokristallinen Zellen, einem Modulwirkungsgrad von 19,1 Prozent und bis zu fünf Prozent Leistungstoleranz eignet es sich für große Dach- und Freiflächenanlagen. Das neue „IBC Monosol 325 ZL-MB Black“ mit 325 Watt Leistung ist dagegen eher für den Eigenheimbereich gedacht. Es hat einen schwarzen Aluminium-Hohlkammerrahmen und eine schwarze Rückseite. Die monokristallinen Perc-Zellen sind durch eine neuartige Multi-Busbar-Technologie verschaltet. Das Modul erreicht laut Hersteller einen Wirkungsgrad von 18,75 Prozent. Neue HIT-Solarmodule gibt es von Rec Solar und von Panasonic Solar. Das 60-Zellen-Modul der Serie Rec Alpha hat bis zu 380 Watt Leistung. Die Alpha-Serie basiert auf 120 halbierten Heterojunction-Solarzellen. Die Module sind in zwei Versionen erhältlich: Die Variante mit weißer Rückseitenfolie erzielt bis zu 380 Watt, die schwarze Variante bis zu 375 Watt. Laut Hersteller verträgt das Modul Schneelasten bis zu 7 000 Pascal. Das HIT-Modul „HIT N335“ von Panasonic erreicht mit 96 Zellen 335 Watt Leistung und laut Hersteller einen Wirkungsgrad von 20 Prozent. Der 40 Millimeter starke Rahmen soll Schnee- und Windlasten bis 5 400 Pascal standhalten. Das schmale 72-Zellen-Modul „N250“ mit 250 Watt Leistung misst 79,8 mal 158 cm und das 88-Zellen-Modul „N300“ hat 300 Watt. Alle Modulgrößen sind miteinander kombinierbar. Außerdem stellten LG Electronics, AE Solar, Axsun und Calyxw neue Module vor: Das 60-Zellen-Modul „LG Neon R“ nimmt mit Rückseitenkontakten positive und negative Ladungen ab. Dadurch gibt es auf der Vorderseite keine Verschattungen durch Zellverbinder. Der deutsche Hersteller Axsun produziert seit Anfang 2019 seine Module mit fünf Busbars. Das Modul „AE Smart Hot-Spot Free“ von AE Solar ist verschattungsresistent. Bypassdioden schützen die 60 oder 72 Zellen des Moduls. Das Fraunhofer CSP bescheinigte dem Produkt nur drei Prozent Leistungsverlust bei Verschattung einer Zelle gegenüber 30 Prozent, die bei einem Standardmodul verloren gehen. Der deutsche Dünnschichtmodul-Hersteller Calyxo konnte den Wirkungsgrad seiner Solarmodule aus Cadmiumtellurid (CdTe) auf 16,5 Prozent steigern. Die CdTe-Module erreichen damit einen ähnlichen Wirkungsgrad wie kristalline Module.
Neue Erfolge bei der Solarzellentwicklung meldeten das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) sowie das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) gemeinsam mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Hersteller von CIGS-Dünnschichtmodulen Nice Solar Energy. Dem Fraunhofer ISE-Institut gelang es, den Wirkungsgrad von fest zu einem Stück verbundenen (monolithischen) Dreifachsolarzellen aus Halbleitern und Silicium auf 34,1 Prozent zu erhöhen. Dr. Andreas Bett, Institutsleiter des Fraunhofer ISE, hält sogar Wirkungsgrade von 36 Prozent für möglich, womit das physikalische Limit einer reinen Silicium-Solarzelle mit 29,4 Prozent Wirkungsgrad deutlich übertroffen wäre. Monolithische Mehrfachsolarzellen gelten daher als Hoffnungsträger. Denn die hohe Effizienz erlaubt es, mehr Leistung pro Fläche zu generieren und Materialien für Solarzellen und Module einzusparen — ein wichtiger Aspekt für die Nachhaltigkeit der Photovoltaik.
Im Forschungsprojekt Capitano kombinieren Forscherinnen und Forscher des ZWS, des KIT und des Unternehmens Nice Dünnschichtsolarmodule auf Basis von Perowskit-Halbleitern mit Halbleitern aus Kupfer, Indium, Gallium und Selen (CIGS). Die Kombination ermöglicht effiziente Tandemsolarzellen mit einem Wirkungsgradpotenzial von über 30 Prozent bei allen Vorteilen der Dünnschicht-Technologie.Tandemsolarzellen bestehen aus zwei unterschiedlichen, übereinander geschichteten Solarzelltypen, die das Sonnenlichtspektrum besser ausnutzen als die jeweilige Einfachsolarzelle. Bei der CIGS-Perowskit-Entwicklung wandelt eine Perowskit-Solarzelle das Licht im sichtbaren Teil des Sonnenspektrums in Strom um. Die darunter liegende CIGS-Solarzelle absorbiert das Licht im infrarot­nahen Spektrum. Besonders interessant ist, dass beide Solarzellen als Dünnschichttechnologien auf Quadratmeter großen Ausgangsmaterialien herstellbar sind und damit ein hohes Kostenreduktionspotenzial bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad aufweisen.

Im vergangenen Jahr brachten verschiedene Hersteller bifaciale Module auf den Markt.
Leistungsfähiger als Standardmodule sind sogenannte Perc-, HIT- und N-Typ-Solarmodule.
Neue Perc-Solarmodule haben Sharp und IBC-Solar im Programm.
Neue Erfolge bei der Solarzellentwicklung meldeten
Im Forschungsprojekt Capitano

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Anja Böhrnsen