Modul und PV-Panel – was ist das und wie funktioniert es?

Im Zuge der Energiewende spielen Module und Photovoltaik-Panels eine Schlüsselrolle. Dank ihrer Fähigkeit, Sonnenstrahlung in elektrische Energie umzuwandeln, bilden diese innovativen Geräte das Fundament einer neuen Ära der erneuerbaren Energien. In diesem Artikel beantworten wir die Frage, was ein Modul ist, wie ein PV-Panel funktioniert und welche Arten es gibt.

PV-Modul – was ist das?

Bevor wir die Unterschiede zwischen einem PV-Modul und einem PV-Panel betrachten, ist es sinnvoll, sich auch mit dem Begriff selbst zu befassen. Was bedeutet PV? Dieser Teil stammt vom englischen Wort „photovoltaics“, was wir mit Photovoltaik übersetzen. Daher ist ein PV-Modul einfach ein Photovoltaik-Modul, während ein PV-Panel – ein Photovoltaik-Panel ist.

Aufbau eines Photovoltaik-Panels

Um den Unterschied zwischen einem Panel und einem PV-Modul zu verstehen, sollte man sich auch mit dem Aufbau eines Photovoltaik-Panels befassen. Jedes PV-Modul besteht aus Photovoltaikzellen, die aus Silizium gefertigt sind. Die Funktionsweise dieser Zellen besteht darin, Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln, wodurch Gleichstrom erzeugt wird, der dann an den Wechselrichter weitergeleitet wird. Im Wechselrichter wird der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt, der bereit ist, Steckdosen in Gebäuden und verschiedene elektrische Geräte zu versorgen.

Wie funktioniert Photovoltaik?

Um den Unterschied zwischen diesen beiden Begriffen zu verstehen, ist es auch wichtig zu wissen, wie ein Photovoltaik-Panel funktioniert. Jede einzelne Siliziumplatte besteht aus zwei Schichten, die durch eine Potentialbarriere getrennt sind. Die obere negative Schicht enthält einen Überschuss an Elektronen, während die untere Schicht positiv ist und einen Mangel an Elektronen aufweist. Wenn ein Photon auf die obere Schicht der Zelle trifft, werden zusätzliche Elektronen freigesetzt, was eine Potentialdifferenz erzeugt. Der Stromkreis schließt sich über den elektrischen Verbraucher, was zu einem Stromfluss zwischen den Platten führt – dies ist das sogenannte photoelektrische Phänomen.

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Die Photovoltaikzellen werden in Module, also PV-Panels, montiert, die in Reihe geschaltet werden und eine Art Kette bilden. Wenn sie hingegen parallel zueinander angeordnet sind, bilden sie eine sogenannte Photovoltaik-Matrix.

Es ist wichtig, dass das Modul mit maximaler Effizienz arbeitet, um dem gesamten System zu garantieren, dass es das höchste Effizienzniveau erreicht und seine Langlebigkeit erhöht. Ein PV-Modul ist somit eines der grundlegenden Elemente, die ein Photovoltaik-Panel bilden.

Arten von Photovoltaik-Panels

Photovoltaik-Panels unterteilen sich in:

• monokristalline,
• polykristalline.

Die Unterschiede zwischen diesen beiden Typen von PV-Panels ergeben sich aus der Produktionsweise. Bei polykristallinen Panels besteht der erste Schritt in der Kristallisation von Silizium, um Verunreinigungen zu entfernen. Dieser Prozess erfolgt bei 1500 Grad, was zur Bildung eines Siliziumblocks führt, der dann in Scheiben geschnitten wird, die ein Photovoltaik-Modul bilden.

Über den Aufbau eines monokristallinen Panels informiert uns bereits der Name – „mono“ bedeutet einzeln. Die Zelle dieses Typs von PV-Panels entsteht aus einem einzigen Stück Kristall, was den Elektronen eine freie Bewegung ermöglicht. Die Produktion ist jedoch komplizierter.

In diesem Prozess, bekannt als die Czochralski-Methode, werden hochreine Polykristalle von Silizium in den Schmelztiegel gegeben und bei 1500 Grad zu einer homogenen Masse geschmolzen. Anschließend wird im geschmolzenen Material ein Kristallkeim platziert, aus dem im Laufe der Zeit ein vollwertiger Kristall wächst. Dieser Prozess erfolgt schrittweise – er dauert etwa 48 Stunden. Am Ende wird der Keim langsam entfernt, wodurch ein großer, zylindrischer Monokristall von Silizium zurückbleibt.

Was lohnt sich mehr?

Nachdem wir nun die technischen Unterschiede kennen, ist es wichtig, die Erträge der einzelnen Arten von PV-Panels zu verstehen. Die Effizienz von polykristallinen Panels liegt bei 14-16%, was auf mehrere Faktoren zurückzuführen ist. Vor allem die verbundenen Kristalle bieten den Elektronen nicht genügend Bewegungsfreiheit. Bei qualitativ hochwertigeren polykristallinen Zellen sind größere Kristalle zu beobachten. Je weniger Kristalle vorhanden sind, desto größer ist die Bewegungsfreiheit der Elektronen, was sich in einer höheren Effizienz der Zelle niederschlägt.

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Der größte Vorteil von monokristallinen Zellen ist deren hohe Effizienz. Panels von durchschnittlicher Qualität erreichen in der Regel eine Effizienz zwischen 16 und 20%. Ein weiterer Vorteil ist der niedrigere Temperaturkoeffizient von monokristallinen Zellen. Photovoltaik-Panels arbeiten in der Regel effizienter bei niedrigeren Temperaturen, und jeder Temperaturanstieg, selbst um ein Grad Celsius, führt zu einem Effizienzverlust. Monokristalline Panels schneiden in dieser Hinsicht besser ab, was besonders vorteilhaft ist, wenn die Temperaturen deutlich höher sind.

Photovoltaik funktioniert also auch im Klima Polens, wo die Bedingungen sowohl für monokristalline als auch für polykristalline Panels günstig sind. Es kann überraschend sein, wenn man realisiert, dass das Klima in Polen für PV-Panels nicht weniger vorteilhaft ist als beispielsweise in der heißen Afrika.

Diese Information ist besonders wichtig angesichts der Turbulenzen in der Photovoltaik-Branche, die in den letzten Monaten aufgetreten sind. Auch wenn es auf den ersten Blick so erscheinen mag, dass eine PV-Anlage im Winter nicht funktioniert, so kann man dank Geräten wie PV-Modulen, PV-Panels und Optimierern auch zu dieser Jahreszeit Strom aus der Sonne erzeugen.

Ein paar Worte zum Schluss

Um das Potenzial dieser Geräte voll auszuschöpfen, muss man sich jedoch einiger wichtiger Aspekte des Energieverbrauchs bewusst sein. Das neue Abrechnungssystem (Net-Billing) fördert die Eigenverbrauch, was bedeutet, dass man beim Investieren in Photovoltaik darauf eingestellt sein sollte, so viel wie möglich von der erzeugten Energie selbst zu konsumieren. Wie erreicht man das?

Die einfachste, wenn auch recht kostspielige Lösung, ist der Kauf eines Stromspeichers. Diese sind in Polen noch nicht sehr verbreitet, obwohl im letzten Jahr im Rahmen des Förderprogramms für Photovoltaik „Mein Strom“ die Möglichkeit einer Förderung für dieses Gerät eingeführt wurde.

Eine andere Lösung besteht darin, in ein elektrisches Infrarot-Heizsystem zu investieren, das die erzeugte Energie verbraucht. Dadurch muss man den Strom nicht zu niedrigen Preisen verkaufen, sondern kann ihn selbst nach eigenen Bedürfnissen nutzen.