Bifaziale Module: Vorteile, Kosten, Hersteller

Kai Janßen
Zuletzt aktualisiert:
20/10/2021
Kategorie: Solarzellen

Bifaziale Photovoltaikmodule sind doppelseitige Module, deren Solarzellen auf beiden Seiten Strom produzieren können. Dadurch können sie mehr Energie erzeugen als klassische PV-Module. Aus diesem Grund werden sie derzeit zu einer beliebten Lösung für PV-Anlagen.

Wie viel effizienter sind doppelseitige Module als einseitige? Wie sind sie aufgebaut? Wie können sie installiert werden? Sind sie viel teurer?

All diese Fragen beantworten wir in diesem Artikel. 

Einseitige vs. bifaziale Module

Herkömmliche PV-Module, sowohl poly- als auch monokristalline, absorbieren das Licht nur von einer Seite. Deshalb werden sie auch "einseitig" oder "monofazial" bezeichnet.

Mehr über klassische Photovoltaik-Module erfahren Sie in folgendem Artikel: 

Monokristalline und polykristalline Solarzellen sind die beiden bedeutsamsten Zelltypen. Sie unterschieden sich insbesondere in ihrem Wirkungsgrad.

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Bei diesen Modulen kann die Effizienz durch den Einsatz der PERC-Technologie verbessert werden. PERC erhöht die Absorption von Licht innerhalb der PV-Zelle, indem es auch das von der Unterseite der Zelle reflektierte Rotlicht zur Stromerzeugung nutzt.

Bifaziale PV-Module hingegen, absorbieren das Licht von beiden Seiten. Auf der Vorderseite das direkte Licht und auf der Rückseite das indirekte, das vom Untergrund reflektiert. Dadurch erzielen bifaziale Module einen höheren Wirkungsgrad.

Aufbau von bifazialen Solarmodulen

Bifaziale Paneele bestehen in der Regel auf beiden Seiten aus gehärtetem Glas. Was sie auszeichnet, ist eine aktive Schicht auf der Vorder- und Rückseite des Moduls. Dadurch kann das Licht von beiden Seiten absorbiert werden. Bei bifazialen Modulen wurde die herkömmliche Rückseitenfolie entfernt und durch gehärtetes Glas oder ein anderes lichtdurchlässiges Material ersetzt.

Bifaziales Modul

Bifaziales Modul: Aufbau und Funktion

Wie viel effizienter sind doppelseitige PV-Module?

2016 hat SolarWorld den Wirkungsgrad von bifazialen Zellen unter den in Mitteleuropa herrschenden Wetterbedingungen getestet. Auf einer großen Freiflächenanlage in der Nähe von Dresden wurden doppelseitige Modulanlagen getestet. Die Tests haben gezeigt, dass stationäre doppelseitige Module einen um 25% höheren Spitzenwirkungsgrad erreichen als einseitige PV-Module. Dies führt zu einer Senkung der Stromerzeugungskosten.

Und auch das Frauenhofer Institut kam in Simulationen zum Ergebinis, dass bifiziale PV-Systeme um 5 bis 15% höhere Erträge produzieren als Standard-Systeme. 

Standard-vs-Bifazial

Standard vs. Bifazials-PV-System (Quelle: www.ise.fraunhofer.de)

Doch wie sieht es  in der Praxis aus?

Laut einer von NREL durchgeführten Studie erreichen doppelseitige Module einen durchschnittlich 6 bis 9% höheren Wirkungsgrad als Standardmodule. In dieser Studie wurden jedoch Paneele verglichen, die auf einen einachsigen Tracker gesetzt wurden. Wir schätzen, dass bei nach Süden ausgerichteten und fest installierten Systemen der durchschnittliche Wirkungsgrad um 10 bis 15% steigen könnte.

Die Studie zeigt, dass die beste Leistung von Modulen auf mit Heterojunction-Solarzellen erzeugt wird. Solche Paneele, die aus einer dünnen Schicht amorphen Siliziums bestehen, haben in Labortests von beiden Seiten vergleichbar viel Energie erzeugen können. Die Rückseite des Moduls erreichte unter Laborbedingungen etwa 85 bis 95% der Leistung der Vorderseite. Das ist ein geringer Unterschied.

Wir haben bereits erwähnt, dass neben der Leistung des Moduls auch die Ausrichtung der Module eine wichtige Rolle spielt. Welche Varianten sollten in Betracht gezogen werden?

Ertrag und der Einfluss der Ausrichtung

Aufgrund ihrer Bauweise eignen sich bifaziale Module nicht für Schrägdächer und sind besser auf Flachdächern und Freiflächenanlagen aufgestellt. 

Es gibt drei grundlegende Möglichkeiten, die doppelseitige Module im Verhältnis zur Sonne zu positionieren:

  • Vertikal von Ost nach West
  • Standard (Südlage)
  • Auf einem einachsigen Nachführsystem

Die Untersuchungen von SolarWorld ergaben, dass vertikal nach Ost-West gerichtete Paneele ineffizient sind und 15m voneinander entfernt stehen müssten. Dadurch wird die Anzahl der Module, die auf dem verfügbaren Platz installiert werden können, erheblich eingeschränkt.

Transparentes SI-Enduro-Doppelglas-Modul (Foto: SI Module GmbH)

Transparentes Doppelglas-Modul

Wesentlich bessere Ergebnisse wurden erzielt, wenn die Module auf herkömmliche Weise positioniert wurden - in einem Winkel von 35 Grad und mit der Vorderseite des Moduls in Richtung Süden. Dies ist die optimale Position, sowohl im Hinblick auf die Effizienz als auch auf die Installationskosten. In dieser Position kann die Rückseite zusätzlich bis zu 25% Energieertrag erzeugen. Auch die Höhe, in der die Paneele installiert werden, ist wichtig. Die Montage auf einem höheren Gestell führte zu besseren Ergebnissen bei der Stromerzeugung.

Die bei Weitem effizienteste, aber auch kostspieligste Methode ist die Montage der Paneele auf einem einachsigen Nachführsystem.

Welchen Einfluss hat der Untergrund auf die Leistung eines bifazialen Moduls?

Die Fläche, auf der die Module stehen, spielt eine große Rolle für ihre Leistung. Die Form des Untergrunds selbst und ihre Fähigkeit, das Sonnenlicht zu reflektieren, ist ein wichtiger Faktor. Je flacher dieser ist, desto mehr Licht wird zurück in die Module reflektiert.

Ein weiterer wichtiger Aspekt für die Effizienz von doppelseitigen Modulen ist die sogenannte Albedo.

Was ist Albedo?

Die Albedo beschreibt die Fähigkeit verschiedener Oberflächen, Licht zu reflektieren. Je heller die Oberfläche ist, desto mehr Licht reflektiert sie und desto höher ist der Ertrag der Rückseite des PV-Moduls.

Die Albedo für verschiedene Flächen ist in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Oberfläche

Albedo

Grünes Gras

10-25%

Beton

20-40%

Weißer Beton

60-80%

Weißer Kies

27%

Weiße Dachoberfläche

56%

Graue Dachmembrane

62%

Weiße Dachmembrane

80%

Sand

20-40%

Weißer Sand

60%

Schnee

45-95%

Wasser

8%

Wie Sie aus den obigen Daten entnehmen können, reflektieren weiße Flächen das Licht am besten. Bei dem hellsten Untergrund erreicht die Albedo 80%, bei Schnee sogar 95%.

Daher ist es nicht unerheblich, wo die bifazialen Module angebracht werden. Unterschiedliche Ergebnisse werden erzielt, wenn die Paneele beispielsweise auf einer Rasenfläche installiert werden und andere auf einer Betonfläche, die zusätzlich weiß gestrichen ist.

Was kosten bifaziale Module?

Die folgende Tabelle zeigt die Produktionskosten für einseitige Solarplatten und drei Arten von doppelseitigen Modulen.

Art

Einseitig

Beidseitig

Beidseitig

Beidseitig

Typ

PERC

p-PERC

n-PERT

SHJ

Preis pro Wp in $ (2019)

0,32$

0,32$

0,35$

0,37$

Nach Berechnungen des NREL-Instituts sind die Produktionskosten für bifaziale Module nicht viel höher als die für herkömmliche Paneele. Für 1 kW bifazial produzierte Paneele zahlen Sie etwa 5-6 Cent mehr. Für ein 300 W Modul zahlen sind es also etwa 15-16 Euro mehr.

Gleichzeitig können Sie aus einem Modul mit einer Nennleistung von 300 W auf einer Seite eine doppelseitige Leistung von ca. 425 W erzeugen. Bei ordnungsgemäßer Installation können sich die Investitionskosten schneller amortisieren als bei herkömmlichen Photovoltaikanlagen auf dem Dach.

Apropos ordnungsgemäße Installation. Wusste Sie, dass eine falsche Installation der PV-Anlage der häufigste Grund für Störungen ist? Holen Sie sich daher Angebote von geprüften und erfahrenen Solarteuren aus Ihrer Umgebung. 

Hersteller von bifazialen Modulen

Zu den wichtigsten Herstellern von bifazialen Modulen gehören: 

  • Solarwatt
  • Solarworld
  • LG
  • ZNShine
  • Jinko
  • Trina
  • JA Solar
  • LONGI

Wenn Sie auf der Suche nach einem Spitzenmodul sind, lohnt sich vielleicht ein Blick auf das Angebot von LG. Das bifaziales Modul LG NeON 2 hat eine Nennleistung von 340 Wp und einen bifazialen Faktor von 70%. Unter Bifi200-Bedingungen erreicht es ganze 380Wp (wenn die Strahlung an der Vorderseite 1000W/m2 und an der Rückseite 200W/m2 beträgt). Und das alles mit einer 25-jährigen Produktgarantie. Leider wird der Preis sehr hoch.

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