Photovoltaik-Module: Dieses Wissen hilft beim Kauf

Um aus Sonnenenergie nutzbaren Strom zu erzeugen, braucht es viele einzelne Komponenten in einer Solaranlage: Solarmodule sind ein essenzieller Bestandteil für die Erzeugung von sauberem Strom auf deinem Dach. Sie fangen das Sonnenlicht ein und erzeugen daraus Gleichstrom.

Über eine Unterkonstruktion werden die Solarmodule am Dach befestigt. Ein Wechselrichter sorgt dafür, dass der Gleichstrom aus den Modulen in Wechselstrom umgewandelt wird. Denn nur Wechselstrom kann im Haushalt verwendet werden. Die Verkabelung ist für die reibungslose Energieverteilung zuständig, während ein digitaler Stromzähler (Smart Meter) die Schnittstelle zum Stromnetz bildet. Mit einer angeschlossenen, intelligenten Software kann der Verbrauch automatisch analysiert und zu deinem Vorteil gesteuert werden. Last but not least, hilft ein Stromspeicher den Solarstrom für dich zu jeder Tageszeit und Wetterlage verfügbar zu machen.

Alle diese Komponenten arbeiten gemeinsam und bilden die Photovoltaikanlage. In diesem Artikel konzentrieren wir uns jedoch auf die Photovoltaik-Module, um sie näher zu verstehen.

Ein Solarmodul und ein Solarpanel werden oft synonym verwendet, beziehen sich aber auf verschiedene Komponenten eines Solarsystems.

• Ein Solarmodul besteht normalerweise aus mehreren Solarzellen, die miteinander verbunden sind und elektrische Energie erzeugen.

• Ein Solarpanel hingegen ist das gesamte System, das aus mehreren Solarmodulen und der zugehörigen Elektronik besteht, die erzeugte Energie in das Stromnetz einspeist oder zur Verwendung in einem Gebäude oder einer Einrichtung speichert.

PV-Module bestehen aus mehreren Solarzellen, die miteinander verbunden und in einem stabilen Rahmen eingebettet sind. 

Wenn du dir einen Querschnitt durch ein Modul vorstellst, bildet die robuste Scheibe aus Thermoglas die äußere Schutzschicht. Sie sorgt dafür, dass Witterungsbedingungen den Solarzellen nichts anhaben können. Im Hinblick auf die Solarzellen gibt es zwei gängige Varianten: Mono- oder polykristalline Solarzellen, vornehmlich aus Silizium. 

Über und unter den Solarzellen selbst befinden sich Schutzschichten aus Kunststoff, die die Zellen fixieren. Auf der Rückseite des PV-Moduls gibt es entweder eine Folie (Glas-Folie-Module) oder eine weitere Glasscheibe (Glas-Glas-Module). Ein Aluminiumrahmen hält alle Schichten zusammen. Um mehrere Module miteinander zu verbinden und den Wechselrichter zu verknüpfen, gibt es eine Anschlussdose unterhalb des Moduls.

Fun-Fact: Solarmodule wurden ursprünglich für den Einsatz im Weltraum konzipiert. Das bedeutet, Widerstandsfähigkeit liegt in ihrer Natur. Auch die Modelle für Privatleute sind sehr robust und weder Wind, Regen, Hagel oder Schnee können ihnen etwas anhaben.

Bei Photovoltaikmodulen wird zwischen Vollzellenmodulen und Halbzellenmodulen unterschieden. Obwohl das Material der Module das gleiche ist, bestehen sie aus unterschiedlich vielen Solarzellen. Konkret werden die Solarzellen für Halbzellenmodule nach der Produktion in zwei Hälften geschnitten. 

• Vollzellenmodule bestehen pro Modul meist aus 60 bis 72 einzelnen Zellen.

• Halbzellenmodulel besitzen bei gleicher Modulgröße die doppelte Anzahl an Zellen. Meist sind es etwa 120 bis 144 Zellen.

Die doppelte Anzahl führt zu geringeren Leistungsverlusten und einer verbesserten Lichtnutzung, z.B. wenn Teile des Moduls verschattet werden. Aus diesem Grund werden heute meist Halbzellenmodule verbaut.

Diese Art der Photovoltaikmodule zeichnet sich durch eine stabile Folie auf der Rückseite der Solarzellen aus, die Backsheet-Folie. Gewöhnlich handelt es sich um eine sogenannte “Tedlar-Folie”. Diese sind extrem reißfest, UV-beständig und schützen vor Feuchtigkeit. 

Im Vergleich zu Glas-Glas-Modulen sind Glas-Folie-Module leichter im Gewicht. Sie wiegen in der Regel etwa 15 bis 20 Kilogramm pro Quadratmeter. Tendenziell ist diese Variante einfacher zu montieren und kostengünstiger.

Wie der Name bereits erahnen lässt, wird bei Glas-Glas-Modulen die Backsheet-Folie durch eine Glasscheibe ersetzt. Sie sind durch die zweite Scheibe schwerer und kommen etwa auf ein Gewicht von 20 bis 30 Kilogramm pro Quadratmeter. Daher sind sie aufwändiger in der Montage.

Eine wichtige Entscheidung auf dem Weg zur eigenen Solaranlage ist die Wahl zwischen monokristallinen oder polykristallinen Photovoltaik-Modulen. Beide bestehen aus Zellen aus dem Rohstoff Silizium, doch unterscheiden sich in der Verarbeitung.

Monokristalline Solarzellen bestehen aus reinem Silizium. Dieses wird so gezüchtet, dass nur ein einziger Siliziumkristall entsteht. Dann wird aus der Einkristallstruktur ein Stab geschmolzen, aus dem schließlich dünne Scheiben geschnitten werden, die Wafer. Dieses Verfahren ist komplexer und aufwendiger, führt jedoch zu Zellen mit einer gleichmäßigen Kristallstruktur. So können die Elektronen effizienter durch das Material fließen. Das Ergebnis: höhere Wirkungsgrade bis zu 22 Prozent.

Das Herstellungsverfahren für polykristalline Solarzellen ist einfacher bzw. weniger aufwendig. Für polykristalline Solarzellen werden mehrere Siliziumblöcke zusammengeschmolzen. Eine Vielzahl von Siliziumkristallen in unterschiedlichen Größen entsteht. Nach der Abkühlung werden auch hier Wafer geschnitten. Sie weisen jedoch einen geringeren Wirkungsgrad von 12 bis 18 Prozent auf.

Im Preis unterscheiden sich beide Modularten um 10 bis 20 Prozent.

Der Vollständigkeit halber müssen wir an dieser Stelle auch die Dünnschicht-Module erwähnen. Sie werden aus amorphem, nicht-kristallinem Silizium gefertigt. Das macht sie sehr viel leichter (5 bis 10 kg pro m2), aber auch ineffizienter. Der Wirkungsgrad von Dünnschicht-Modulen beträgt nur 4 bis 10 Prozent. Folglich braucht es sehr viel mehr Fläche, um auf den gleichen Stromertrag im Vergleich zu kristallinen Modulen zu kommen. Auf Ein- oder Zweifamilienhäusern ist diese Dachfläche meist nicht verfügbar.

Eine Photovoltaikanlage produziert täglich ungefähr 2,7 kWh Strom pro kWp installierter Leistung. Wobei der Ertrag im Sommer deutlich höher liegt und im Winter niedriger. Eine Solaranlage mit 10 kWp installierter Leistung generiert pro Tag ca. 27 kWh.

Die Größe und das Gewicht von PV-Modulen unterscheiden sich je nach Hersteller und Modell. Allgemein kann man aber sagen, dass handelsübliche Module etwa zwei Quadratmeter groß sind.

Wie oben bereits erwähnt, haben Glas-Folie-Module in der Regel ein Gewicht von etwa 15 bis 20 kg pro Quadratmeter, Glas-Glas-Module etwa 20 bis 30 kg pro Quadratmeter.

Die Leistung eines Photovoltaik-Moduls - ist neben den Anschaffungskosten - der wichtigste Faktor, um langfristig und effizient Strom zu produzieren. Sie wird in Watt Peak (Wp) angegeben.

Hier solltest du auf folgende Werte achten:

1. Nennleistung

   Die Nennleistung gibt die Spitzenleistung der Solarmodule unter standardisierten Laborbedingungen an. Je höher die Nennleistung der Module ist, desto mehr Strom produzieren sie pro Quadratmeter. Es lohnt sich also, in Qualitätsmodule zu investieren, um das meiste aus deiner Dachfläche rauszuholen.

   Ein herkömmliches PV-Modul hat heute eine Leistung zwischen 350 und 450 W. Das bedeutet, es produziert unter Laborbedingungen 350 bis 450 Watt Strom pro Stunde.

2. Leistungstoleranz

   Die Leistungstoleranz beschreibt, wie stark die tatsächliche Leistung von der theoretischen Leistung (Nennleistung) abweicht. Hier gilt: Je kleiner der Wert, desto besser.

3. Wirkungsgrad

   Den Modulwirkungsgrad haben wir bereits erwähnt. Er kann bei monokristallinen Modulen bei bis zu 22 Prozent liegen. Das bedeutet: 22 Prozent des einfallenden Sonnenlichts können in elektrische Energie umgewandelt werden. Klingt zunächst vielleicht nicht viel, ist aber sehr effizient!

Da Solarmodule etwa 25 Prozent der Gesamtkosten einer Anlage ausmachen, ist es wichtig, diese Kosten einschätzen zu können. Grundsätzlich kann man sagen: Die Preise für Photovoltaikmodule sind in den letzten Jahren stark gefallen. Und das, obwohl die Technik immer effizienter geworden ist. Es ist allgemein ein gutes Umfeld zum Investieren.

Der erste Schritt die Modulkosten zu verstehen, ist ein Blick auf die Nettopreise. Anhand dieser Preise kannst du sehen, dass PV-Module über die Zeit günstiger geworden sind.

Heute kostet ein Mittelklasse-Modul etwa 12 Cent pro Watt Peak in der Produktion. Die Herstellungskosten sind jedoch nicht die Endkundenpreise. Um auf die Kosten für eine schlüsselfertige Anlage zu kommen, müssen die Nettokosten mit dem Faktor fünf bis acht multipliziert werden.

Nettopreise bzw. Herstellungskosten für PV-Module 2024:

Quelle: pvxchange.com

Was bedeutet das für ein PV-Modul mit einer Leistung von beispielsweise 420 Wp? Schaut man sich ein qualitativ hochwertiges Modul mit einer Leistung von 420 Wp an, kostet dieses zwischen 250 und 400 Euro.

Seit den Anfängen der Photovoltaik hat sich viel getan im Hinblick auf die Technologie der Module. Sie sind immer leistungsfähiger und langlebiger geworden. Das hat direkten Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit der Solaranlage. Denn die Investitionskosten werden natürlich im Verhältnis zum Ertrag und der Lebensdauer gesetzt. Je länger deine Anlage läuft und je effizienter sie auch nach vielen Jahren noch Strom erzeugt, desto besser. 

Mittlerweile kannst du damit rechnen, dass eine qualitativ hochwertige PV-Anlage 30 Jahre lang Ertrag bringt. In vielen Fällen haben sich die Anschaffungskosten bereits nach 10-12 Jahren amortisiert. Das bedeutet, du profitierst über die Hälfte der Lebensdauer von kostenlosem Strom vom eigenen Dach.

Diese zwei Garantien geben dir im Kaufprozess Aufschluss über die Lebensdauer:

• Leistungsgarantie: Die Leistungsgarantie gibt an, wie lange der Hersteller für die Einhaltung einer bestimmten Mindestleistung (80 %) des Moduls haftet und wie lange das Modul garantiert eine bestimmte Leistung erbringen sollte. 30 Jahre sollten es hier sein.

• Produktgarantie: Die Produktgarantie gibt an, wie lange der Hersteller für Mängel am Modul haftet und wie lange das Modul garantiert betriebsbereit bleiben sollte. Fair sind mittlerweile 25 Jahre.

Liest du die Modulbeschreibungen der unterschiedlichen Anbieter, wird dir der Begriff der “jährlichen Degradation" über den Weg laufen. Die Degradation bezeichnet die allmähliche Abnahme der Leistungsfähigkeit von Solarzellen im Laufe der Zeit. Sie ist ein natürlicher Prozess und tritt bei allen Arten von PV-Modulen auf. Hervorgerufen wird die Degradation aufgrund von Alterung und Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, Temperatur und UV-Strahlung. In welcher Intensität, unterscheidet sich jedoch. Kristalline Module schneiden hier besser ab als andere Varianten.

Die gute Nachricht: Trotz Degradation können Photovoltaikanlagen nach 25 bis 30 Jahren immer noch bis zu 80 Prozent ihrer anfänglichen Leistung erbringen.

Ein durchschnittliches Einfamilienhaus mit etwa 100 bis 150 Quadratmetern hat einen realistischen Stromverbrauch von 4.500 kWh pro Jahr. Für diese Größe eignet sich eine PV-Anlage von 10 kWp. 

Wie viele Photovoltaikmodule nötig sind, um diesen Bedarf zu decken, hängt von einigen Faktoren ab, wie zum Beispiel der Dachausrichtung und der Leistung der Module. 

Für dieses Beispiel gehen wir von einer günstigen Dachausrichtung und marktüblichen Modulen mit einer guten Qualität aus. Diese haben etwa eine Größe von 2 Quadratmetern und eine Modulleistung von 450 W. Das sind 0,45 kWp. Monokristalline Solarmodule haben den höchsten Wirkungsgrad. Sie benötigen nur 5 bis 7 m² Fläche, um 1 kWp Strom zu erzeugen. Das sind 2 bis 3 Module für eine Kilowattstunde. Für eine 10 kWp-Anlage bedeutet das, es braucht etwa 25 PV-Module und eine Dachfläche von 50 m2.

Hier nochmal eine übersichtliche Checkliste, worauf es bei der Entscheidung für dein PV-System ankommt:

• Sitz des Herstellers: Bei Herstellern aus Deutschland und Europa hast du zwei Vorteile. Kurze Transportwege und rechtliche Sicherheit im Garantiefall. 

• Herkunft der Rohstoffe: Gerade im Hinblick auf die Herkunft des Polysiliziums ist der Blick auf eine ethische Lieferkette sinnvoll, da der Rohstoff in einigen Fällen mit Zwangsarbeit in Verbindung gebracht wird.

• Wirkungsgrad: Der Modulwirkungsgrad gibt an, wie effektiv ein Solarmodul das einfallende Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelt. Qualitativ hochwertige Photovoltaik-Module besitzen einen Wirkungsgrad von über 20 Prozent. So holst du maximale Effizient heraus.

• Leistungstoleranz: Dieser Wert beschreibt, wie stark die tatsächliche Leistung von der theoretischen Leistung (Nennleistung) abweicht. Je kleiner der Wert, desto besser.

• Jährliche Degradation: Hersteller geben diesen Wert an, um zu beschreiben, wie sich die Leistung über die Jahre entwickelt.

• Garantien: Gerade Leistungsgarantien geben dir Aufschluss über die Qualität der Module. Hier sollten es etwa 30 Jahre sein, damit du nach der Amortisation der Anlage möglichst lange von kostenlosem Strom profitieren kannst. Für eine Produktgarantie sind 25 Jahre eine sinnvolle Zeitspanne.

• Preis: Das günstigste Angebot ist nicht immer das Beste. Denn mit Qualitätsmodulen zum fairen Preis holst du auf lange Sicht mehr raus - mehr Strom, mehr Autarkie, mehr Ersparnisse.

Die besten Module sind die, die ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis besitzen. Deshalb ist es wichtig, die Technologie, den Wirkungsgrad und die Lebensdauer einschätzen zu können. Mit monokristallinen Modulen bist du gut bedient, denn sie sind mittlerweile nicht nur Marktstandard, sondern auch die effizientesten PV-Module. Ist dir zusätzlich die Optik wichtig, kommen für dich wahrscheinlich eher Full-Black-Module in Frage, die sich diskret auf dem Dach einfügen. Ein kompetenter Partner wie 1KOMMA5° berät dich nach deinen individuellen Bedürfnissen und stellt sicher, dass die Montage durch erfahrene Meisterbetriebe erfolgt. Denn nur, wenn die Photovoltaikmodule fachgerecht montiert sind, entfalten sie ihre volle Wirkung und begleiten dich Jahrzehnte lang - ohne großen Wartungsaufwand.

Du willst wissen, wie du mit einer Photovoltaikanlage auf deinem Dach den maximalen Ertrag erzielen kannst? Wir unterstützen dich gerne! Mit mehr als 70 Standorten ist ein 1KOMMA5° Meisterbetrieb auch in deiner Nähe und liefert dir den gesamten Service aus einer Hand – von der bedarfsgerechten Beratung zur Planung deiner Solaranlage, über die Installation und Inbetriebnahme bis hin zur Wartung. Wir beraten dich individuell und helfen dir, in eine grüne, energieunabhängige Zukunft zu starten.