Bifaziale PV-Module sind eine der innovativsten und vielversprechendsten Entwicklungen in der Solartechnik. Sie haben das Potenzial, die Art und Weise, wie wir Solarenergie nutzen, nachhaltig zu verändern.
Doch was sind bifaziale Solarmodule eigentlich, und warum sind sie so revolutionär? In diesem Blogbeitrag möchte ich dir alles Wissenswerte über diese spannende Technologie näherbringen.
Ich habe zu Beginn die wichtigsten Kernaussagen für dich zusammengefasst:
- Bifaziale Solarmodule haben Solarzellen auf beiden Seiten und nutzen sowohl direktes als auch reflektiertes Sonnenlicht zur Energiegewinnung.
- Sie können unter optimalen Bedingungen bis zu 30% mehr Strom erzeugen als konventionelle einseitige Module.
- Bifaziale PERC-Zellen haben einen Bifazialfaktor (Vergleich Wirkungsgrad zwischen Vorder- und Rückseite) von etwa 70%, während Heterojunction-Zellen einen Bifazialfaktor von 95% und mehr erreichen können.
- Bifaziale Solarmodule bieten eine höhere Energieausbeute, Flexibilität in verschiedenen Installationen, hohe Effizienz und Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschattung.
- Die Ausrichtung der Module, der Untergrund und die Montagehöhe spielen eine wichtige Rolle für die Effizienz von bifazialen Solarmodulen.
- Idealer Einsatzbereich: Solarterasse + Solarcarport, Flachdachanlagen mit steilem Anstellwinkel, Agri-Photovoltaik, Balkonkraftwerke
Was sind bifaziale Solarmodule?
Bifaziale Solarmodule, auch als doppelseitige PV-Module bezeichnet, sind eine besondere Art von Photovoltaikmodulen, die auf beiden Seiten Solarzellen tragen.
Doppelseitige Solarzellen für maximale Energiegewinnung
Im Gegensatz zu herkömmlichen einseitigen PV-Modulen, die nur auf einer Seite Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln, können bifaziale Module zusätzlich auch das reflektierte Sonnenlicht von der Rückseite nutzen.
Diese zusätzliche Energiegewinnung ermöglicht es, den Wirkungsgrad der Module deutlich zu erhöhen. Tatsächlich kann ein bifaziales Solarmodul unter optimalen Bedingungen bis zu 30 % mehr Energie erzeugen als konventionell einseitiges Modul.
Wie funktionieren bifaziale Solarmodule?
Um das Funktionsprinzip von bifazialen Solarmodulen besser zu verstehen, müssen wir einen Blick auf die Solarzellen selbst werfen. Dabei spielt die Modifizierung des Rückkontakts eine entscheidende Rolle, denn sie ermöglicht das Eindringen von Photonen über die Rückseite der Zelle.
Aktuelle bifaziale Solarzellen: Die Revolution im Detail
Anders als bei herkömmlichen Solarzellen, deren Rückkontakt die Photonen absorbiert und so eine Energiegewinnung nur über die Vorderseite erlaubt, sind aktuelle bifaziale Solarzellen so konzipiert, dass sie auch das Licht von der Rückseite nutzen können.
Diese Fähigkeit verdanken sie der Modifizierung des Rückkontakts, der nun das Eindringen von Photonen von beiden Seiten der Zelle zulässt.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass das von der Rückseite kommende Licht weniger effektiv aufgefangen wird als das von der Vorderseite. Um diesen Unterschied messbar zu machen, wurde der sogenannte Bifazialfaktor eingeführt. Dieser Wert drückt aus, wie groß der Unterschied zwischen dem Wirkungsgrad bzw. der Leistung von Vorder- und Rückseite ist.
Bifaziale PERC-Zellen: Ein Schritt in die richtige Richtung
Eine gängige Art von bifazialen Solarzellen sind die bifazialen PERC-Zellen, bei denen der Bifazialfaktor bei etwa 70 % liegt. Das bedeutet, dass die Rückseite der Zelle etwa 70 % der Leistung der Vorderseite erreicht. Schon allein mit dieser Technologie können bedeutende Effizienzsteigerungen im Vergleich zu herkömmlichen Solarzellen erreicht werden.
Heterojunction-Zellen: Die Königsklasse der bifazialen Solartechnik
Noch eindrucksvollere Werte liefert der Zelltyp der Heterojunction-Zellen, bei denen der Bifazialfaktor bei 95 % und mehr liegt. Diese Solarzellen setzen auf eine besondere Technologie, bei der 2 dünne Schichten amorphes Silizium auf dem Basismaterial abgeschieden werden.
Für den Kontakt auf beiden Seiten der Zelle wird ein transparentes, leitfähiges Oxid verwendet. Dadurch wird eine noch effektivere Nutzung des von der Rückseite kommenden Lichts ermöglicht.
Die unschlagbaren Vorteile von bifazialen Solarmodulen: Warum sie die Zukunft sind
Bifaziale PV-Module erobern die Welt der erneuerbaren Energien und bieten eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Modulen.
Doch welche konkreten Vorteile sind das und wie können sie am besten genutzt werden? In diesem Abschnitt erfährst du alles, was du über die Vorzüge bifazialer Solarmodule wissen musst.
Dach- und Fassadeninstallationen: Bifaziale Solarmodule in Aktion
Bei einer typischen Dach- oder Fassadeninstallation mag der Zugewinn durch den Einsatz von bifazialen Modulen zunächst gering erscheinen, da keine direkte Strahlung auf die Modulrückseite einwirkt.
Doch die Sonnenstrahlen, die am Modulrand vorbeigehen oder durch die transparenten Zwischenräume auf den Untergrund fallen und reflektiert werden, können zusätzlichen Solarstrom erzeugen.
Wie hoch dieser zusätzliche Ertrag ausfällt, hängt vom Rückstrahlvermögen (Albedo) der Dachfläche oder Fassade und deren Abstand zu den Modulen ab. Interessanterweise ist der Mehrertrag durch den Einsatz bifazialer Photovoltaik-Anlagen besonders hoch, wenn die Sonne sehr flach steht – also morgens und abends.
Die volle Kraft der Sonne: Bifaziale Solarmodule in idealen Installationen
Bifaziale Module entfalten ihr volles Potenzial, wenn das Sonnenlicht gleichermaßen auf Vorder- und Rückseite fällt.
Aufgeständerte Module auf Freiflächen, Flachdächern oder Carports sind aufgrund ihres verhältnismäßig großen Abstands zum Boden prädestiniert dafür, reflektierte und direkte Einstrahlung optimal zu verwerten.
Darüber hinaus bieten aufrecht stehende Installationen wie PV-Zäune, Lärmschutzwände oder PV-Anlagen im hochalpinen Bereich sowie in der Landwirtschaft (Agrar-PV, Agro-PV) effiziente Anwendungen für bifaziale Solarmodule. Die aufrechte Installation sorgt hier auch dafür, dass Verluste durch Verschmutzung oder aufliegenden Schnee minimiert werden.
Die Vorteile von bifazialen Solarmodulen auf einen Blick
- Mehrertrag: Bifaziale Solarmodule nutzen sowohl die direkte als auch die reflektierte Sonneneinstrahlung, um Solarstrom zu erzeugen, was zu einem höheren Energieertrag führt.
- Flexibilität: Sie können in verschiedenen Installationen eingesetzt werden, von Dach- und Fassadeninstallationen bis hin zu aufrecht stehenden Installationen wie PV-Zäunen und Lärmschutzwänden.
- Effizienz: Bifaziale Solarmodule sind besonders effizient in Anwendungen, bei denen das Sonnenlicht gleichermaßen auf Vorder- und Rückseite fällt, wie etwa bei aufgeständerten Modulen auf Freiflächen oder Flachdächern.
- Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschattung: Bei teilweiser Verschattung wird lediglich der zusätzliche Beitrag der Rückseite beeinflusst, während die Gesamtleistung des Moduls weitestgehend erhalten bleibt.
- Minimierte Verluste: Aufrecht stehende Installationen reduzieren Verluste durch Verschmutzung oder aufliegenden Schnee und tragen so zu einer höheren Effizienz bei.
Die Vorteile von bifazialen Solarmodulen liegen auf der Hand: Sie bieten einen höheren Energieertrag, sind flexibel in verschiedenen Installationen einsetzbar, zeichnen sich durch hohe Effizienz aus und sind widerstandsfähig gegenüber Verschattung und Umwelteinflüssen.
Der Turbo für jede Solaranlage: Effizienzsteigerung durch bifaziale Module
Bifaziale Solarmodule sind der Schlüssel zu diesem beeindruckenden Leistungsschub. Aber wie viel effizienter sind sie wirklich? Wir haben die Zahlen für Dich – und sie sind verblüffend!
25% höherer Spitzenwirkungsgrad: Doppelseitige Module unter der Lupe
SolarWorld hat 2016 beeindruckende Ergebnisse erzielt, als sie bifaziale Zellen unter realen Bedingungen in Mitteleuropa testeten. In einer Freiflächenanlage in der Nähe von Dresden schnitten doppelseitige Module um 25% besser ab als einseitige PV-Module. Das bedeutet für Dich eine deutliche Senkung der Stromerzeugungskosten!
Frauenhofer Institut bestätigt: 5 bis 15% höhere Erträge
Auch das Frauenhofer Institut kam in Simulationen zu dem Ergebnis, dass bifaziale PV-Systeme 5 bis 15% höhere Erträge produzieren als Standard-Systeme. Das bedeutet mehr Solarenergie für dein Zuhause, dein Elektroauto oder dein Unternehmen – und das alles dank der doppelseitigen Module!
Praxisbewährt: 6 bis 9% höherer Wirkungsgrad im Durchschnitt
In einer Studie des NREL haben Forscher festgestellt, dass doppelseitige Module einen durchschnittlich 6 bis 9% höheren Wirkungsgrad als Standardmodule erreichen – und das bei Verwendung von einachsigen Trackern. Bei fest installierten Systemen, die nach Süden ausgerichtet sind, könnte der Wirkungsgrad sogar um 10 bis 15% steigen.
Die Ausrichtung der Module ist entscheidend
Bifaziale Module sind für Flachdächer und Freiflächenanlagen geeignet, da sie auf Schrägdächern weniger effizient sind.
Drei grundlegende Ausrichtungen sind möglich: vertikal von Ost nach West, Standard (Südlage) und auf einem einachsigen Nachführsystem.
Vertikal ausgerichtete Module erweisen sich als ineffizient, während die herkömmliche Südausrichtung mit einem Winkel von 35 ° und der Vorderseite zur Süden, optimale Ergebnisse liefert, sowohl in Bezug auf die Effizienz als auch auf die Installationskosten.
In dieser Position kann die Rückseite bis zu 25% zusätzlichen Energieertrag erzeugen. Die Montagehöhe spielt ebenfalls eine Rolle bei der Stromerzeugung. Die effizienteste, aber kostspieligste Methode ist die Montage auf einem einachsigen Nachführsystem.
Der Untergrund spielt ebenfalls eine wichtige Rolle
Der Untergrund, auf dem bifaziale Module installiert sind, hat erheblichen Einfluss auf ihre Leistung. Eine entscheidende Rolle spielt die Reflektionsfähigkeit des Untergrunds, auch Albedo genannt.
Flache, helle Oberflächen reflektieren mehr Sonnenlicht und erhöhen somit den Ertrag der Modulrückseite. Verschiedene Materialien weisen unterschiedliche Albedowerte auf, wobei weiße Flächen und Schnee das Licht am besten reflektieren.
| Oberflächenbeschaffenheit | Reflexionsanteil (%) |
| Heller Sand | 30 – 40 |
| Wasser | 5 – 15 |
| Schnee (sauber) | 90 – 99 |
| Beton | 14 – 22 |
| Asphalt | 12 – 25 |
| Schotter | 5 – 10 |
| Erdoberfläche (Mittelwert) | 35 |
Die Wahl des richtigen Untergrunds, beispielsweise ein weiß gestrichener Beton statt einer Rasenfläche, kann somit erhebliche Auswirkungen auf die Effizienz der bifazialen Module haben.
Die Herstellung von bifazialen Solarmodulen: Ein Blick hinter die Kulissen
Bifaziale Solarmodule erobern den Markt und verändern die Solartechnik grundlegend. Doch wie genau werden diese innovativen Module hergestellt und was unterscheidet sie von herkömmlichen Modulen? Tauchen wir gemeinsam ein in die faszinierende Welt der Stromproduktion von bifazialen Solarmodulen.
Ähnlichkeiten und Unterschiede: Der Produktionsprozess
Der Herstellungsprozess von bifazialen Solarmodulen unterscheidet sich auf den ersten Blick kaum von dem der Standardmodule. Der wesentliche Unterschied liegt im Design des Rückseitenkontakts der Solarzelle.
Allerdings sind für die Herstellung von bifazialen Modulen zusätzliche Produktionsschritte notwendig.
Dazu gehören:
- das Polieren der Rückseite der Zellen,
- die Passivierung (nichtmetallische Schutzschicht)
- das Öffnen für die Kontaktierung (Verbindung zwischen 2 elektrischen Leitern).
Der große Vorteil liegt darin, dass diese Erweiterungen gut in bestehende Fertigungsprozesse integriert werden können.
Die Rolle der Halbzellen: Eine technische Neuerung
Es ist wichtig zu erwähnen, dass die Bifazialität in den meisten Fällen mit einer weiteren technischen Neuerung einhergeht: der Einführung von Halbzellen.
Die mittige Teilung der typischen quadratischen Solarzellen in zwei rechteckige Hälften führt ebenfalls zu einem höheren Solarertrag. Dieser Schritt ist entscheidend für die Verbesserung der Effizienz und Leistung von bifazialen Solarmodulen.
Kosten und Wettbewerbsfähigkeit: Bifaziale Halbzellen-Module
Zugegeben, die Produktion von bifazialen Halbzellen-Modulen ist zunächst teurer als die von Standardmodulen.
Allerdings hat der höhere Ertrag – und höhere Erträge bedeuten auch immer höhere Verkaufspreise – dazu geführt, dass immer mehr Hersteller auf die bifazialen Halbzellen-Module umgestiegen sind. Infolgedessen hat sich die Anzahl der produzierten Solarmodule deutlich erhöht.
Dank des Skaleneffekts sind die Stückkosten gesunken und der Preisvorteil der Standardmodule hat sich verringert. Tatsächlich zeichnet sich ab, dass die bifazialen Halbzellen-Module die altbewährten monofazialen Vollzellenmodule auf längere Sicht vom Markt verdrängen werden.
Fazit: Bifaziale Solarmodule als Schlüsseltechnologie der Zukunft
Im Schatten konventioneller Solartechnologie erhebt sich eine bahnbrechende Innovation, die die Art und Weise revolutioniert, wie wir Solarenergie nutzen: bifaziale Solarmodule.
Diese faszinierenden Module verändern das Spiel durch ihre doppelseitige Energiegewinnung, die sie zu wahren Kraftpaketen der erneuerbaren Energien macht. Die Kombination aus modifizierten Rückkontakten und der Einführung von Halbzellen ermöglicht diesen erstaunlichen Fortschritt, der den Wirkungsgrad der Solarmodule deutlich steigert.
Aufgeständerte Installationen und helle, reflektierende Untergründe ermöglichen es diesen doppelseitigen Wundern, ihr volles Potenzial auszuschöpfen.
Ob auf Dächern, Fassaden oder in landwirtschaftlichen Anwendungen, bifaziale Solarmodule sind dabei, das Solarmarkt zu erobern und ihre konventionellen Pendants in den Schatten zu stellen.
Und obwohl ihre Herstellung zunächst teurer erscheint, hat der Skaleneffekt bereits dazu beigetragen, die Kosten zu senken, wodurch sie zunehmend wettbewerbsfähig werden. Das macht diese neuartige Photovoltaik-Module für immer Menschen zugänglicher.
