Solarmodule – Aufbau und wichtige Kennzahlen

Kennzahlen und technische Daten von Solarmodulen

Bei der Auswahl von Solarmodulen müssen viele Kennzahlen beachtet werden

Beim Kauf von Solarmodulen sieht man oft viele Daten und Kennzahlen. Neben Daten, welche man auch als Laie versteht, wie die Abmessung und das Gewicht gibt es auch mehrere Kennzahlen, welche oft etwas Erklärung benötigen. Hier finden Sie eine Erklärung zu den Wichtigsten. Wichtig ist, dass diese Angaben im Normalfall immer für so genannte Standard-Test-Bedingungen (STC) gelten, damit die Werte der verschiedenen Solarmodule am Ende auch vergleichbar sind. Dafür werden die Werte bei einer festgelegten Einstrahlung und Modultemperatur mit einem durch eine Norm definierten Spektrum des Sonnenlichts gemessen (1000 W/m² Einstrahlung, 25° C Modultemperatur und 1,5 Air Mass). Da diese Standard-Test-Bedingungen unter realen Umständen nie dauerhaft vorliegen (z. B. durch schlechtes Wetter, Wolken, zu hohe Temperaturen), können die angegebenen Kennzahlen normalerweise nicht dauerhaft erreicht werden.

Abmessung: Die Abmessung der Solarmodule ist bei der Planung eine wichtige Kennzahl, da es meistens das Ziel ist, die Dachfläche optimal auszunutzen.

Gewicht: Das Gewicht sollte bei der Planung ebenfalls berücksichtigt werden, da geprüft werden muss, ob die Dachstatik das Gewicht der Solarmodule tragen kann oder ob leichtere Solarmodule benötigt werden.

Maximale Belastbarkeit: Da im Winter der Schnee auf den Solarmodulen liegen bleibt, ist es wichtig zu prüfen, ob die Solarmodule auch belastbar genug sind. Die Angaben sind dabei in Pascal angegeben. Wenn die maximale Belastbarkeit eines Solarmoduls z.B. 1.000 Pascal beträgt, heißt das, dass es bis zu 1.000 Newton pro Quadratmeter aushält. Ein Kilogramm Schnee ist mit 9,81 Newton zu berücksichtigen. Mit wie viel Schneelast je Quadratmeter gerechnet werden muss, hängt vom jeweiligen Wohnort ab und kann durch die die Schneelastzone des Wohnorts herausgefunden werden.

Leistung/Nennleistung: Die Leistung eines Moduls wird in Watt Peak (Wp) oder Kilowatt Peak (kWp) angegeben. Da die relevanten Werte wie Einstrahlung und Temperatur der Solarmodule in der Realität schwanken, z.B. durch bewölkten Himmel, kann die angegebene Leistung der Solarmodule eher selten erreicht werden, da die Leistung unter STC-Bedingungen ermittelt wird. Ebenfalls zu berücksichtigen ist bei der Leistung, dass diese Leistung für das gesamte Solarmodul zählt und sich nicht auf die Fläche, z.B. je m², bezieht. Deshalb muss beim Vergleich der Leistung auch immer die Größe der Solarmodule berücksichtigt werden, um einen aussagekräftigen Vergleich zwischen zwei Solarmodulen durchführen zu können.

Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel Energie des Sonnenlichts, welches das Solarmodul trifft, in Strom umgewandelt wird. Hat ein Solarmodul z.B. einen Wirkungsgrad von 15 %, wird 15 % der Energie des Sonnenlichts, welches auf das Solarmodul trifft, in Strom umgewandelt. Gängige Solarmodule erreichen dabei heutzutage einen Wirkungsgrad von bis zu 21 % (monokristalline Solarzellen) bzw. bis zu 16 % (polykristalline Solarzellen).

Temperatur-Koeffizient: Da die Leistung von Solarzellen und somit auch des gesamten Solarmoduls abhängig von der Temperatur schwankt und das großen Einfluss auf die Leistung haben kann, gibt es den Temperatur-Koeffizienten, um diese Schwankungen anzugeben. Der Grund für die Schwankungen ist, dass Silizium, woraus die meisten Solarzellen bestehen, seine elektrischen Eigenschaften abhängig von der Temperatur verändert. Den Temperatur-Koeffizienten gibt es dabei für Leistung (tk Pm), Strom (tk lSC) und Spannung (tk VOC). Praktisch bedeutet das: Wenn ein Solarmodul z. B. einen tk Pm-Wert von - 0,45 % / °C hat, bedeutet dies, dass die Leistung bei Temperaturen über 25° C um 0,45 % je °C über 25 °C sinkt. Auf der anderen Seite steigt jedoch die Leistung des Solarmoduls um 0,45 % je °C unter 25 °C. Wichtig hierbei ist, dass es um die Temperatur des Solarmoduls geht, nicht um die Lufttemperatur! Dabei steigt der Strom-Wert des Solarmoduls und die Werte für Leistung und Spannung sinken, wenn die Temperatur steigt. Wenn die Temperatur fällt ist es entsprechend umgekehrt und die Leistung und die Spannung des Solarmoduls steigen, während der Strom-Wert fällt.

Leistungstoleranz: Bedingt durch den Herstellungsprozess gleicht kein Solarmodul dem anderen haargenau. Dadurch entstehen natürlich auch Leistungsunterschiede und manche Solarmodule erbringen mehr Leistung als die Nennleistung während andere weniger erbringen. Dieser Sachverhalt wird in der Leistungstoleranz abgebildet. Die Leistungstoleranz gibt an, um wie viel Prozent ein Solarmodul die Nennleistung über- oder unterschreiten kann. Wenn die Leistungstoleranz eines Solarmoduls z.B. +/- 5 % ist und die Nennleistung 100 Wp, liegt die Leistung des Solarmoduls zwischen 95 Wp und 105 Wp. Normalerweise beträgt diese Leistungstoleranz zurzeit +/- 5 %.

Leerlaufspannung: Die Leerlaufspannung gibt die Spannung des Solarmoduls an, wenn das Modul unter STC-Bedingungen nicht belastet wird. In diesem Zustand wird die Maximalspannung des Solarmoduls erreicht und kann gemessen werden. Ein Beispiel hierfür wäre, wenn der Wechselrichter aus ist.

Kurzschlussstrom: Der Kurzschlussstrom gibt an, wie stark der Strom bei dem Solarmodul maximal werden kann. Um diesen Wert zu ermitteln schließt man das Solarmodul kurz, daher der Name Kurzschlussstrom.