Die Tage des Glas-Folien-Moduls sind gezählt

Mehr als 1,5 Millionen PV-Anlagen sind in Deutschland mittlerweile installiert – die meisten davon noch als herkömmliche Glas-Folien-Module. Das wird sich voraussichtlich in Zukunft ändern, denn vieles spricht für PV-Module, die auf eine Technologie der Doppelverglasung setzen. Doch worin genau unterscheiden sich die verschiedenen Modultypen? Antworten gibt der nachstehende Gastbeitrag.
Schon Ende der Neunzigerjahre wurden in Deutschland die ersten Glas-Glas-Module bei der Firma Solarwatt produziert; seit 2013 werden sie auch im industriellen Maßstab gefertigt. Die Nachfrage nach den Modulen der neuen Generation steigt ständig. Aufgrund ihrer Produktvorteile setzen sie sich langsam aber sicher am Markt durch. Wie der Name schon sagt, ist bei diesen PV-Modulen eine Glasscheibe nicht nur auf der Vorderseite, sondern auch auf der Rückseite angebracht. Das Modul ist also symmetrisch aufgebaut – die Solarzelle liegt zwischen den zwei Scheiben im sogenannten „neutralen Bereich“ und ist optimal vor Belastungen und Umwelteinflüssen geschützt. Glas-Folien-Module sind dagegen asymmetrisch konstruiert. Die Zelle wird zwischen einer Glasscheibe auf der Vorderseite und einer Kunststoff-Folie auf der Rückseite montiert. Dies kann bei einer Belastung durch Wind oder Schnee dazu führen, dass die Module durchbiegen, die empfindlichen Solarzellen auf Zug beansprucht werden und reißen (siehe Bild 1 „Belastungsvergleich“). Bei wiederholter Belastung können sich sogenannte „Hotspots“ entwickeln, die das gesamte Modul in seiner Leistung massiv beeinflussen.

Tote Zellbereiche mindern die Leistung
Zellrisse führen dazu, dass ganze Zellbereiche zur Stromproduktion ausfallen und damit die Modulleistung im Ganzen verringert wird. Die mechanische Belas­tung wird in Tests häufig durch das Auflegen von Sandsäcken simuliert. Bei Glas-Folien-Modulen kann der Belastungstest schon nach der ersten Durchführung zu Leistungseinbußen führen. Bei Glas-Glas-Modulen ist er beliebig häufig wiederholbar, ohne dass es zu einer Beschädigung der Zelle kommt. Zudem unterscheiden sich die Modelle in puncto Brandschutz: Die Kunststoff-Folie auf der Rückseite ist leichter entzündlich, sollte beispielsweise an Silvester mal ein Feuerwerkskörper auf dem Dach landen. Glas-Glas-Module sind deutlich sicherer, da Glas bekanntermaßen nicht brennt.
Keine Beschädigungen von außen Glasscheiben sind undurchlässig gegenüber Umwelteinflüssen, eine Folie ist es dagegen nicht. Bei Glas-Folien-Modulen dringen nach und nach Feuchtigkeit und Sauerstoff sowie Schadstoffe wie Ammoniak oder Schadgas in das Solarmodul ein und greifen Zellen und elektrische Kontakte der Solarzelle an. So kann es zu Korrosionserscheinungen kommen; die Zelle wird nachhaltig geschädigt. Dies ist bei Glas-Glas-Modulen unmöglich: Die Zelle ist durch die Doppelverglasung perfekt geschützt. Glas-Glas-Module werden fast immer gerahmt, da offene Glaskanten bei der Installation sehr empfindlich sind; selbst wenn das Glas speziell gehärtet wurde.

Weniger Gewicht dank dünnerer Glasscheiben
Vor wenigen Jahren wurden Glas-Glas-Module noch mit jeweils 4 mm dicken Scheiben gebaut. Dies machte sie deutlich schwerer als ihre Pendants in Glas-Folie. Mittlerweile sind die Unterschiede nicht mehr groß: Glas-Glas-Module der neuesten Generation werden seit wenigen Jahren mit bis zu 2 mm dünnen Glasscheiben produziert, sodass das Gewicht nur noch bei etwa 23 kg pro Modul liegt; Glas-Folien-Module sind lediglich 3 bis 4 kg  leichter.
Bis vor Kurzem war man technologisch noch nicht in der Lage, auch 2 mm dünne Glasscheiben thermisch zu härten. Mittlerweile wurde die Kompetenz in diesem Bereich aufgebaut. So ist es uns möglich, auch dünnes Glas so zu bearbeiten, dass es auch bei hoher Belastung quasi unzerstörbar ist.

Glas-Glas: 25 % mehr Strom
Um die Widerstandsfähigkeit bzw. die Langlebigkeit von Glas-Glas- und Glas-Folien-Modulen zu testen, gibt es mehrere Methoden: Die IEC-Norm 6 12 15 schreibt beispielsweise einen Hagelschlagtest vor, bei dem 25 mm große Hagelkörner mit einer Geschwindigkeit von 23 Metern pro Sekunde auf die Module geschossen werden. Solarwatt hat ihre 2-mm-Scheiben sogar mit 45 mm großen Körnern getestet, was der sechsfachen Masse entspricht. Auch unter dieser Belastung ist das Glas komplett unversehrt geblieben.
Die Alterung der Zellen wird u. a. durch den „Damp Heat Test“ (Feuchte-Wärme-Test) simuliert, bei dem ein tropisches Klima mit einer Temperatur von 85 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 85 % simuliert wird. Bei Glas-Folien-Modulen ist schon nach etwa 2000 Stunden zu erkennen, dass sie einen Teil ihrer Leistungsfähigkeit einbüßen. Der Grund: Feuchtigkeit und Sauerstoff greifen die Zellen an. Glas-Glas-Module sind dagegen nach mehr als 5000 Stunden nahezu in ihrem Original-Zustand und voll leistungsfähig (siehe Bild 2 „Damp-Heat-Test“).
Die doppelverglasten Module sind in der Anschaffung zwar ein wenig teurer als herkömmliche Glas-Folien-Module, rechtfertigen den höheren Preis aber durch eine bessere Wirtschaftlichkeit. Im Vergleich produzieren sie über einen Zeitraum von 30 Jahren etwa 25 % mehr Strom als Module aus Glas-Folie.
Der Siegeszug von Glas-Glas-Modulen ist nicht mehr aufzuhalten: Die Modul-Technologie wird sich aufgrund der vielen Vorteile in den kommenden Jahren gegenüber Glas-Folie durchsetzen, soviel scheint sicher zu sein. Denn auch für zukünftige Zell-Entwicklungen ist die doppelverglaste Variante ohne echte Alternative. Die Solarzellen werden in Zukunft immer dünner und dadurch auch immer empfindlicher gegen Witterungseinflüsse oder Belastungen. Ein Doppelglasmodul ist der einzige Stromgenerator, der die Zellen der Gegenwart und Zukunft vollständig schützen kann. Die Tage des Glas-Folien-Moduls sind gezählt.

Autor: Achim Parbel, Vertriebsleiter der Solarwatt GmbH

Bilder: Solarwatt GmbH
www.solarwatt.de

Glas-Glas-Module
Die Module der neuesten Generation sind aufgrund des nur 2 x 2 mm dünnen Glases sehr leicht, aber dennoch extrem belastbar und langlebig. Bei beschleunigten Alterungstests unter verschärften Bedingungen, wie beispielsweise dem „Damp Heat Test“ (DHT), verlieren diese nach 5000  Stunden nur ca. 0,6 % ihrer Leistung. Unter gleichen Bedingungen liegt der Leistungsverlust eines herkömmlichen Glas-Folien-Moduls bei mehr als der Hälfte der nominalen Leistung. Die Glas-Glas-Module sind durch den Zellschutz der Glas-Glas-Laminierung robust gegen jegliche Umwelteinflüsse und praktisch unzerstörbar. Solarwatt gewährt sowohl eine 30-jährige Produkt- als auch  Leis­tungsgarantie.