Halbzellenmodule: Unterschied zum Vollzellenmodul, Vorteile und Nachteile

Was sind Halbzellenmodule (Half-Cut-Module)?

Halbzellenmodule sind Solarmodule aus halbierten Solarzellen. Beim Produktionsprozess werden die fertigen Solarzellen mit einem Laser in zwei gleich große Hälften geschnitten. Bis zu diesem Schnitt unterscheidet sich die Herstellung von Halbzellen nicht von der Produktion ganzer Zellen.

Im Deutschen werden die Komponenten auch als Halbzellen-Solarmodule bezeichnet. Im Englischen stehen dafür die Schreibweisen Half-Cut-Module und Halfcut-Module. Gemeint ist immer dieselbe Bauweise.

Halbzellenmodule bestehen in der Regel aus monokristallinen Zellen und sind sowohl als einseitige (monofaziale) als auch beidseitige (bifaziale) Varianten erhältlich. Bei neu verkauften Solarmodulen ist die Halbzellen-Bauweise heute der Standard.

Was ist der Unterschied zwischen Halbzellen- und Vollzellenmodulen?

Der Unterschied zwischen Halbzellen- und Vollzellenmodulen liegt in der Zellzahl und im Verschaltungskonzept. Ein Vollzellenmodul umfasst 60 oder 72 ganze Solarzellen. Werden diese halbiert, entstehen daraus 120 bzw. 144 Halbzellen. Gängige Modulgrößen basieren heutzutage auf 108, 120, 132 oder 144 dieser halbierten Zellen.

Umgangssprachlich ist deshalb von halben Solarmodulen oder halben PV-Modulen die Rede. Gemeint sind jedoch halbierte Zellen und kein halb so großes Modul: Die Modulmaße bleiben unverändert, lediglich das Zellraster wird feiner.

Sichtbar wird der Unterschied an der Modulfront. Ein Halbzellenmodul zeigt zwei Zellblöcke mit einer waagerechten Fuge in der Modulmitte.

Beide Bauweisen unterscheiden sich außerdem in der Schaltung. Klassische Vollzellenmodule bestehen aus drei in Reihe geschalteten Zellstrings. Bei Halbzellenmodulen ist das Solarmodul in ein oberes und ein unteres elektrisches Segment geteilt. Jedes Segment verfügt über eine Reihenschaltung mit drei Strings. Beide Segmente werden in der Mitte des Solarpanels durch eine Parallelschaltung verbunden.

Mit diesem Aufbau wandert auch die Anschlussdose an einen neuen Platz. Sie sitzt bei Halbzellenmodulen in der Modulmitte statt am oberen Rand.

Welche Vorteile haben Halbzellenmodule?

Zu den Vorteilen von Halbzellenmodulen zählen vor allem ein höherer Wirkungsgrad, eine geringere Wärmebelastung und ein besseres Verhalten bei Teilverschattung. Höherer Wirkungsgrad und geringere Wärmebelastung gehen auf dieselbe Ursache zurück. Die halbierten Zellen weisen nur die halbe Stromstärke auf, wodurch sie deutlich geringere elektrische Verluste erzeugen. Das optimierte Verhalten bei Teilverschattung basiert dagegen auf dem Verschaltungskonzept, da das Modul in zwei elektrisch unabhängige Hälften mit separaten Schaltkreisen unterteilt ist.

Ein Halbzellenmodul liefert typischerweise 2 bis 3% mehr Leistung als ein baugleiches Vollzellenmodul (Stand August 2026). Diese Größenordnung belegt die peer-reviewte Studie „Techno-Economic Assessment of Half-Cell Modules“. Der Wirkungsgrad der Solarmodule steigt damit relativ um diesen Anteil und nicht um 2 bis 3 Prozentpunkte. Den tatsächlichen Gewinn bestimmen das Zellformat, die Verschaltung sowie das spezifische Moduldesign.

Der Grund liegt in der Verlustleistung der Zellverbinder. Für sie gilt die Formel P = R x I², wobei R den Leitungswiderstand in Ohm und I die Stromstärke in Ampere bezeichnet. Halbiert sich die Stromstärke, sinkt die Verlustleistung auf ein Viertel. Dieser Gewinn wiegt den Aufwand der zusätzlichen Zellteilung auf.

Die einzelnen Halbzellen erbringen eine geringere Leistung und erhitzen sich dadurch weniger. Das senkt die Wahrscheinlichkeit von Hotspots, die ein Solarmodul langfristig beschädigen können.

Der halbierte Zellstrom senkt die ohmsche Verlustwärme in den Zellverbindern. Auch an Hotspots liegen die Temperaturen messbar niedriger. Das schont die Kontakte und verlängert die Lebensdauer der Solarzellen.

Die Temperatur des gesamten Moduls sinkt je nach Zellformat und Modulaufbau nur geringfügig. Eine Modellierung des Fraunhofer ISE zur Modultemperatur von 2019 findet für Halbzellenmodule ähnliche Werte wie für die baugleiche Vollzellenvariante. Der Vorteil liegt damit vor allem in der geringeren örtlichen Erwärmung.

Wie stark die Zellverbinder entlastet werden, hängt vom Zellformat und vom Modulaufbau ab. Der Bericht „Degradation and Failure“ der IEA PVPS Task 13 nennt größere Wafer als Faktor, der den Vorteil verringern kann.

Der Abstand zwischen den Zellreihen ist bei Halbzellenmodulen größer. Durch diese Lücken dringt mehr Licht bis zur Modulrückseite. Bei bifazialen Solarmodulen erhöht das den Ertrag, da die Zellen auch reflektiertes Licht auf der Rückseite zur Stromerzeugung nutzen.

Die Halbzellen-Fertigung lässt sich mit anderen leistungssteigernden Zelltechnologien verbinden. Hersteller kombinieren sie unter anderem mit der PERC-Technologie oder mit bifazialen Zellen. Das erhöht den Wirkungsgrad des Moduls zusätzlich.

Welche Nachteile haben Halbzellenmodule?

Zu den Nachteilen von Halbzellenmodulen gegenüber Vollzellenmodulen gehören die aufwendigere Kabelführung durch die mittige Anschlussdose sowie die höhere Zahl potenzieller Kontaktstellen. Der höhere Montageaufwand resulsiert unmittelbar aus der Bauweise, während die zusätzlichen Kontaktstellen ein potenzielles Risiko darstellen.

Anders als bei Vollzellenmodulen sitzen Anschlussdose und Kabel in der Modulmitte. Bei der gängigen Montage im Hochformat werden die Kabel an der oberen Montageschiene befestigt. Durch den längeren Weg aus der Mitte neigen die Kabel zum Durchhängen, was die Installation verlängert und dabei mehr Sorgfalt verlangt

Ein Halbzellenmodul besitzt doppelt so viele Zellen wie ein Vollzellenmodul, was eine höhere Anzahl an Lötstellen bedingt. Jede zusätzliche Kontaktstelle stellt eine potenzielle Fehlerquelle dar. Ob Halbzellenmodule deshalb tatsächlich häufiger ausfallen, ist allerdings bislang nicht belegt.

Wie verhalten sich Halbzellenmodule bei Verschattung?

Bei Verschattung liefert ein Halbzellenmodul weiterhin Strom, solange nur eines seiner beiden elektrisch getrennten Teilmodule im Schatten liegt. Die unverschattete Hälfte erreicht in diesem Fall bis zu 50% der Nennleistung des Gesamtmoduls. Das gilt primär bei einer Montage im Hochformat, da der Schatten dann in der Regel nur eine der beiden elektrischen Modulhälften trifft. Die Fraunhofer-Untersuchung „Reduced Shading Effect on Half-Cell Modules - Measurement and Simulation“ hat diesen Effekt gemessen und simuliert.

Möglich wird das durch zwei getrennte Strompfade. Bei einer Teilverschattung leiten Bypass-Dioden den Strom um die betroffenen Bereiche herum, sodass die unverschattete Modulhälfte aktiv bleibt. Ein Vollzellenmodul verliert bei identischer Teilverschattung deutlich mehr Leistung, da seine Strings über die gesamte Modulhöhe verlaufen und damit komplett blockiert werden.

Von der Teilverschattung klar zu unterscheiden ist das Schwachlichtverhalten von PV-Modulen bei Bewölkung oder Dämmerung. In diesen Fällen sinkt die Einstrahlung auf der gesamten Modulfläche gleichmäßig.

Für wen lohnen sich Halbzellenmodule besonders?

Halbzellenmodule lohnen sich besonders auf Dächern mit Teilverschattung, hoher Sommerhitze oder knapper Fläche. Folgende drei Situationen sprechen für diese Bauweise:

• Regelmäßige Teilverschattung durch Gauben oder Bäume spricht vor allem bei einer Montage im Hochformat für den Einsatz von Halbzellenmodulen.
• Auf heißen Süddächern mindert der halbierte Zellstrom die Verlustwärme in den Zellverbindern und senkt die Belastung durch Hotspots.
• Ist die Dachfläche knapp, erzielt der höhere Wirkungsgrad eine höhere Modulleistung auf identischer Fläche.

Auf einem großen und unverschatteten Dach fällt der Unterschied zum Vollzellenmodul dagegen gering aus. In diesem Fall ist vor allem der Anschaffungspreis entscheidend.

Sind Halbzellenmodule teurer als Vollzellenmodule?

Halbzellenmodule sind gegenüber vergleichbaren Vollzellenmodulen nicht prinzipiell teurer (Stand August 2026). Den Preis eines Moduls bestimmen vor allem die Nennleistung, die Zelltechnologie und die Marke. Die Halbzellen-Bauweise ist bei Neuanlagen längst Standard und rechtfertigt daher keinen Aufpreis. Aktuelle Preise je Kilowattpeak zeigen der PV-Modul-Preisindex von Solarserver und die Übersicht zu Preisen und Preisentwicklung von Solarmodulen.

Welche Hersteller produzieren Halbzellenmodule?

Halbzellenmodule gehören bei den großen Modulherstellern zum Standardsortiment, wie die International Technology Roadmap for Photovoltaic des VDMA dokumentiert. Zu ihnen zählen internationale Anbieter ebenso wie deutsche Solarhersteller. Welche Zellanzahl eine Baureihe aufweist und welchen Modulwirkungsgrad sie erreicht, steht im Datenblatt des jeweiligen Modells. Diese Angaben ändern sich dabei mit jeder neuen Modulgeneration. Einen aktuellen Marktvergleich verfügbarer Modelle bietet die Übersicht Solarmodule im Vergleich.

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