Halbzellenmodule, auch „half-cut solar cells“ genannt, sind PV-Module, die aus halbierten Solarzellen bestehen. Dabei sind Halbzellen ganz normale Solarzellen, die nach der Produktion in zwei Hälften geteilt werden. Statt 60 Solarzellen hat ein Modul dann 120 Zellen - bei gleichbleibender Modulgröße. Die Teilung erhöht den Wirkungsgrad des Photovoltaikmoduls.
Und das erfahren Sie in diesem Ratgeber:
Halbzellenmodule oder Vollzellen: Unterschiede
Halbzellenmodule werden genau wie Vollzellenmodule als monokristalline und polykristalline Photovoltaikmodule hergestellt. Der Unterschied besteht darin, dass die Solarzellen im Herstellungsprozess halbiert werden.
Im Gegensatz zu Vollzellenmodulen besitzen Halbzellenmodule die doppelte Zellanzahl - aus 60 werden 120. Diese werden je 20 Zellen in Reihe verschaltet. Insgesamt sind somit statt 3 x 20 Zellen eben 6 x 20 Halbzellen im Modul parallel geschaltet.
Zusätzlich ist das Solarmodul in zwei parallel geschaltete Hälften unterteilt. Getrennt werden sie von einer Bypass-Diode, die jeweils einen Zellstring aus der oberen und einen aus der unteren Modulhälfte vereint. So entstehen zwei Stromlaufpfade. Die beiden Hälften werden mit einer dreiteiligen Anschlussdose in der Mitte verbunden. Vollzellen haben nur zweiteilige Anschlussdosen und das an in einer Ecke des Moduls.
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Vorteile von Halbzellenmodulen
Halbzellenmodule haben drei große Vorteile gegenüber den normalen Vollzellenmodulen.
Besseres Schwachlichtverhalten
Halbzellenmodule haben ein besseres Schwachlichtverhalten. Die zusätzlichen Zwischenräume zwischen den Halbzellen reflektieren mehr Sonnenlicht an der Rückseite, das wieder auf die Zellen fällt. Dadurch haben Halbzellenmodule eine erhöhte Lichtnutzung.
Höhere Erträge bei Verschattung
Halbzellenmodule, die einer Verschattung oder einer Teilverschattung ausgesetzt sind, bringen höhere Erträge als normale Solarmodule. Wird zum Beispiel eine Hälfte des Moduls verschattet, kann die andere Hälfte des Moduls immer noch ihre volle Leistung bringen. Der Grund dafür sind Freilaufdioden, auch Bypass-Dioden genannt, die das Modul teilen.
Bypass-Dioden schützen zudem jeden der Teilstrings im Halbzellenmodul und sorgen bei einer Verschattung dafür, dass es nicht zu einer Überhitzung an einem Punkt (Hot-Spot) kommt.
Die Abbildung zeigt, wie die Bypass-Dioden bei Vollzellen- und Halbzellenmodulen in der Praxis arbeiten.
Geringere Verlustleistung
Durch die Teilung erreicht die Solarzelle einen um 2 bis 3% höheren Wirkungsgrad. Das liegt an der geringeren Verlustleistung. Die erzeugte Leistung der Halbzellen bleibt die gleiche wie bei einer Vollzelle. Es kann lediglich mehr dieser Leistung genutzt werden.
Eine Solarzelle ist ein elektrischer Leiter. Das bedeutet, ein Teil des Stroms wird auch in Wärme umgewandelt. Die Wärme führt zu einem Leistungsverlust der Solarzelle. Der Verlust errechnet sich aus R x I². R ist der Widerstand und I die Stromstärke. Wird die Solarzelle nun halbiert, reduzieren sich auch der Widerstand und die Stromstärke und somit auch der Leistungsverlust.
Günstigerer Preis
Betrachtet man den Preis in Bezug auf kWp und Fläche, ist dieser bei Halbzellen niedriger. Die Halbzellen-Module haben somit einen besseren Wirkungsgrad und sind trotzdem günstiger als Vollzellenmodule. Die günstigeren Preise rühren daher, dass nahezu alle Solarmodul-Hersteller auf die Halbzellenmodule umgestiegen sind. Der Herstellungsprozess ist vollautomatisch und die Solarzellen werden in großer Stückzahl produziert. So können sie zu günstigeren Preisen angeboten werden.
Nachteile von Halbzellenmodulen
Die Vorteile von Halbzellenmodulen überwiegen stark. Im Endeffekt gibt es nur zwei kleinere Punkte, die man als Nachteil sehen kann.
Aufwändigere Kabelführung
Durch die Anordnung der Bypass-Dioden im Solarmodul wird die Kabelführung für den Monteur schwieriger. Die Bypass-Dioden enden in einer dritten zusätzlichen Anschlussdose. Diese Anschlussdosen habe kurze Solarkabel, die für die Quermontage und die Verbindung zu der nächsten vertikalen Modulreihe hinderlich sind.
Erhöhtes Risiko für einen Zellausfall
Durch die höhere Anzahl von Solarzelle steigt auch das Risiko für den Ausfall einzelner Zellen. Bei kleineren Zellen muss mehr gelötet werden, was zu einer Fehleranfälligkeit führt.
Hersteller von Halbzellenmodulen
Viele Hersteller von Solarmodulen bieten auch Halbzellenmodule an. Einige der größten und bekanntesten sind:
- Q CELLS, Deutschland
- Ja Solar, China
- Jinko Solar, China
- LG Solar, Südkorea
- Luxor Solar, Deutschland
- REC Solar, Norwegen
- Solarwatt, Deutschland
- Suntech, China
- Trina Solar, China
Fazit
Halbzellenmodule werden genau wie Vollzellen-Photovoltaikmodule hergestellt. Lediglich nach der Produktion werden die Solarzellen halbiert. So hat ein Halbzellenmodule beispielsweise 120 statt der üblichen 60 Solarzellen. Außerdem wird das Modul durch Bypass-Dioden geteilt. Der Wirkungsgrad des Moduls ist aufgrund der geteilten Zellen und der Teilung des Moduls höher.
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