Bifaziale Solarmodule werden in letzter Zeit immer beliebter bei Betreibern kleinerer Photovoltaikanlagen. Diese speziellen Solarmodule können nicht nur das direkte Sonnenlicht auf ihrer Vorderseite in Strom umwandeln, sondern nutzen zusätzlich das diffuse Licht, das auf ihre Rückseite fällt. Dadurch versprechen sie gegenüber herkömmlichen einseitigen Modulen einige Vorteile.
Bifaziale Module sollen höhere Stromerträge liefern, besser mit Schwachlicht umgehen können und eine längere Lebensdauer aufweisen. Trotz dieser potenziellen Pluspunkte setzen bisher nur wenige private Solaranlagenbetreiber auf diese innovative Technologie. Die Gründe dafür sind vielfältig. Oft scheuen die höheren Anschaffungskosten oder die vermeintlich kompliziertere Installation und Optimierung bifazialer Module.
Was sind bifaziale Module?
Bifaziale Solarmodule nutzen sowohl das direkte Sonnenlicht, das auf die Vorderseite trifft, als auch das indirekte Licht, das auf die Rückseite fällt. Dadurch können sie eine höhere Stromausbeute und Effizienz erreichen als herkömmliche einseitige Solarmodule.
Die Vorderseite der bifazialen Module besteht wie üblich aus monokristallinen oder polykristallinen Solarzellen. Die Rückseite ist jedoch transparent gestaltet und häufig aus poliertem Glas. Sie lässt einen Teil des einfallenden Lichts durch, sodass dieses auf die Rückseite der Solarzellen trifft und ebenfalls in Strom umgewandelt wird.
Auf diese Weise können bifaziale Solarmodule den Ertrag gegenüber einseitigen Modulen um bis zu 25-30% steigern. Sie nutzen das Licht optimal aus und sind daher besonders effizient. Allerdings sind sie auch teurer in der Anschaffung.
Wie funktionieren bifaziale Solarmodule?
Bifaziale Solarmodule unterscheiden sich von herkömmlichen Modulen durch ihre beidseitige Stromerzeugung. Während normale Module nur auf der Vorderseite Solarzellen besitzen, haben bifaziale Module zusätzlich eine transparente und reflektierende Rückseite.
Die Vorderseite ist mit handelsüblichen monokristallinen Solarzellen bestückt, die Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Die Rückseite ist glasklar, poliert und mit einer speziellen Beschichtung versehen, sodass sie einen Großteil des einfallenden Lichts reflektiert. Dadurch kann auch streifendes Licht oder diffuses Umgebungslicht von der Rückseite aufgenommen und in Strom gewandelt werden.
Der Unterschied in der Effizienz zwischen Vorder- und Rückseite wird durch den sogenannten Bifazialfaktor ausgedrückt. Er gibt an, zu welchem Prozentsatz die Rückseite im Vergleich zur Vorderseite Strom erzeugt. Bei hochwertigen Modulen liegt dieser Faktor zwischen 70 und 95 Prozent. In der Praxis generieren bifaziale Module jedoch maximal 25 bis 30 Prozent mehr Ertrag als ihre einseitigen Pendants.
Vor- und Nachteile von bifazialen Modulen
Bifaziale Solarmodule haben einige Vorteile gegenüber herkömmlichen einseitigen Modulen, aber auch Nachteile, die man kennen sollte.
Vorteile
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Höhere Stromerträge: Durch die Nutzung von Licht auf der Modulrückseite können bifaziale Module 10-30% mehr Ertrag erzielen als einseitige Module mit gleicher Leistung.
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Besseres Schwachlichtverhalten: Die zusätzliche Lichteinfangfläche macht bifaziale Module auch bei diffusem Licht und Dämmerung effizienter.
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Längere Lebensdauer: Da die Solarzellen in bifazialen Modulen durch die Sandwich-Bauweise besser gekühlt und vor Witterung geschützt sind, ist ihre Lebensdauer länger.
Nachteile
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Höhere Kosten: Bifaziale Solarmodule sind aufgrund der komplexeren Bauweise etwa 10-15% teurer als vergleichbare einseitige Module.
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Stärkere Standortabhängigkeit: Für eine gute Ausnutzung des bifazialen Effekts ist der richtige Standort mit hellem Untergrund entscheidend. Die Module sind weniger flexibel einsetzbar.
Herstellungsverfahren
Es gibt zwei gängige Methoden, um bifaziale Solarmodule herzustellen:
PERC-Zellen
Bei PERC-Zellen (Passivated Emitter Rear Cell) werden die Vorderseite mit monokristallinen Solarzellen und die Rückseite mit polykristallinen Solarzellen bestückt. Die polykristallinen Zellen auf der Rückseite sind in der Regel etwas weniger leistungsstark als die monokristallinen Zellen auf der Vorderseite. Der Vorteil dieser Bauweise ist, dass sie vergleichsweise kostengünstig ist. Allerdings ist auch der Wirkungsgrad etwas niedriger als bei anderen Bifazial-Technologien.
Heterojunction-Zellen
Heterojunction-Solarzellen bestehen aus extrem dünnen Silizium-Schichten, die sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite aufgetragen werden. Die Schichten werden durch unterschiedliche Dotierungen zu p-n-Übergängen, den eigentlichen Strom erzeugenden Zell-Strukturen. Heterojunction-Zellen zeichnen sich durch einen sehr hohen Wirkungsgrad aus, sind allerdings auch relativ teuer in der Herstellung. Sie bieten die derzeit höchsten Wirkungsgrade für bifaziale Solarmodule.
Idealer Standort für bifaziale Module
Bifaziale Module kommen am besten zur Geltung, wenn sie an einem geeigneten Standort installiert werden. Besonders empfehlenswert sind:
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Aufgeständerte Anlagen auf Freiflächen oder Flachdächern mit steilem Winkel: Hier können die Module optimal ausgerichtet werden, um das meiste Licht einzufangen. Ein Neigungswinkel von 30-35° in Richtung Süden ist ideal.
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Lichtdurchlässige Garagen- oder Terrassenüberdachungen: Wenn das Dach teilweise transparent ist, gelangt zusätzliches Streulicht von oben auf die Rückseite der Module.
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Solarzäune auf landwirtschaftlichen Flächen: Die bifazialen Module werden vertikal montiert und nutzen die Reflexion vom Boden. Diese Anwendung eignet sich für extensiv genutzte Flächen wie Weideflächen.
Der Untergrund sollte in jedem Fall hell sein und eine hohe Reflexion (Albedo) aufweisen. So wird das Licht optimal von der Rückseite der Module genutzt. Ideal sind helle Kiesel, Sand oder Schotter. Auch Schneebedeckung im Winter erhöht die Albedo.
Mehrertrag bifazialer Module
Der Mehrertrag bifazialer Module gegenüber herkömmlichen einseitigen Modulen ist abhängig von verschiedenen Faktoren wie Standort, Neigungswinkel und Untergrund.
Je nach Breitengrad und Sonneneinstrahlung können bifaziale Module bis zu 30% mehr Ertrag liefern als vergleichbare einseitige Module. Die optimale Neigung liegt bei 30-35° in Richtung Süden, aber auch vertikale Aufstellung ist möglich. Entscheidend ist, dass genügend indirektes Licht auf die Rückseite fallen kann.
In Regionen nördlich des 40. Breitengrads zeigen sich die Vorteile bifazialer Module am deutlichsten. Je mehr direkte Sonneneinstrahlung vorhanden ist, desto mehr indirektes Licht kann zusätzlich genutzt werden.
Auch der Untergrund spielt eine wichtige Rolle. Helle Flächen mit hohem Rückstrahlvermögen (Albedo) wie Sand, Kies oder helles Pflaster erhöhen den Ertrag. Auf dunklen Flächen fällt der Mehrertrag geringer aus.
Insgesamt lässt sich sagen, dass der Standort entscheidend ist. Bei optimalen Bedingungen können bifaziale Module gegenüber einseitigen bis zu 30% mehr Ertrag liefern. Dies macht sie vor allem in sonnenreichen Regionen nördlich des 40. Breitengrads attraktiv.
Fazit
Bifaziale Module können für manche eine lohnende Investition sein, sind aber nicht für jeden geeignet.
Ob sich bifaziale Module lohnen, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Der ideale Standort und die richtige Ausrichtung sind entscheidend, um den Mehrertrag gegenüber herkömmlichen Modulen voll auszuschöpfen. Auch die höheren Anschaffungskosten müssen sich durch die Lebensdauer amortisieren.
Für Betreiber kleinerer PV-Anlagen, die auf maximale Flächennutzung angewiesen sind, können bifaziale Module die richtige Wahl sein. Allerdings erfordern sie mehr Planung und die Standortbedingungen müssen passen.
Wer eine Solaranlage nur zur Eigenstromnutzung auf dem Dach installieren möchte, greift oft besser zu den traditionellen einseitigen Modulen. Diese sind in der Anschaffung günstiger und die Montage ist weniger anspruchsvoll. Auch die Wartung ist einfacher.
Insgesamt bieten bifaziale Module zwar interessante Vorteile. Doch für viele Anwendungsfälle sind die herkömmlichen Module die sichere und wirtschaftlichere Wahl.
James
Gründer von Balkonkraftwerk800W. Seit 2019 spezialisiere ich mich auf das Verfassen zahlreicher Solar-PV-Testberichte, PV-Produktvergleiche und Balkonkraftwerk-Ratgeber. Ich behalte stets eine objektive und unabhängige Perspektive bei.