Modulgrößen: Wohin führt der Trend zu XXL-Wafern?
Die 2021 eingeführten M6-Zellen waren lange Zeit der Standard. Jetzt werden sie mehr und mehr von größeren Solarzellen abgelöst. Doch warum ist das so? Wir zeigen die Entwicklung auf und nennen die Vor- und Nachteile. Außerdem widmen wir uns der Leistung der unterschiedlichen Zelltypen und dem Einfluss des Wirkungsgrads. Mit der Anleitung zur Berechnung des Flächenbedarfs – und erst recht mit unserem neuen Kalkulator – ist die Wahl der richtigen Modulgröße kinderleicht.

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Gängige Größen der Photovoltaikmodule
Wenn es um die Planung der Module für eine Dachfläche geht, müssen natürlich die Maße bekannt sein. Fürs erste sollten gerundete Werte ausreichen. Die genauen Abmessungen sind den Datenblättern der Hersteller zu entnehmen. Sie werden immer in Millimeter aufgeführt.
6-Zoll-Zellen als einstiger Standard
Bis vor einigen Jahren war die Planung der Dachbelegung ganz einfach: Monokristalline Solarzellen hatten eine Kantenlänge von 6 Zoll bzw. 156 mm oder 156,75 mm (6-Zoll-Zellen oder 6“-Zellen). Daneben existierte noch eine eher unbedeutende Sondergröße von 5 Zoll. Je nach Anzahl der Wafer und ihrer Anordnung erhielt man ausschließlich folgende Modulgrößen (Werte gerundet):
Anzahl | Anordnung | Modulgröße [mm] | Modulgröße [m²] |
---|---|---|---|
36 Zellen | 9 x 4 | 1480 x 690 | 1,00 |
48 Zellen | 8 x 6 | 1320 x 1000 | 1,32 |
54 Zellen | 9 x 6 | 1480 x 1000 | 1,48 |
60 Zellen | 10 x 6 | 1640 x 1000 | 1,64 |
72 Zellen | 12 x 6 | 2000 x 1000 | 2,00 |

Im Nu war damit ausgerechnet, welche und wie viele PV-Module auf das vorhandene Dach passen. Aber vielleicht noch entscheidender: Neben den Größen waren auch die Abstände der Befestigungslöcher einheitlich. Dies erleichtert die Planung und Installation der Photovoltaikmodule enorm. Doch nun sind die bewährten 6-Zöller ganz und gar vom Markt verschwunden.
Entwicklung zu immer größeren Siliziumwafern
Neben M6-Zellen (166 mm) sind inzwischen M10-Zellen (182 mm) und zunehmend auch M12-Zellen (210 mm) üblich.

Warum das so ist: Um die Wirkungsgrade von Solarmodulen zu erhöhen, gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder müssen optimierte Zellkonzepte die bisherige Standardsolarzelle PERC ablösen – oder die Wafergröße der Passivated Emitter Rear Cell muss erhöht werden. Da Letzteres einfacher – und vor allem billiger – ist, wird die Produktion von XXL-Wafern vor allem im China vorangetrieben.

Die Prognosen besagen, dass sich die Produktion von Siliziumwafern zugunsten der größeren Solarzellen entwickeln wird. Dies ist sicher wirtschaftlicher, hat aber durchaus auch negative Seiten. Die Einzelheiten sind im Abschnitt zur Leistung aufgeführt.
Aktuelle Leistung der Zelltypen
Blickt man allein auf die Kosten, ist die Produktion größerer Siliziumwafer sicherlich vorteilhaft, zieht man auch die Leistung der PV-Module in Betracht, ergibt sich folgendes Bild:
Zelltyp | Abmessung [mm] | Modulleistung bei 60 Zellen [Wp] | Modulleistung bei 60 Zellen [W] | Modulgröße bei 60 Zellen [m²] | Modulleistung pro m² [Wh] |
---|---|---|---|---|---|
M6 | 166×166 | 420 | 380 | 1,85 | 205 |
M10 | 182×182 | 500 | 450 | 2,2 | 205 |
M12 | 210×210 | 635 | 570 | 2,8 | 204 |
Der Vergleich der unterschiedlichen Wafergrößen zeigt: Die Modulleistung pro m² ist annähernd gleich. Dies ist jedoch eine Momentaufnahme in einem kontinuierlichen Prozess. Galten für 6×10-Module der ersten Generation (M0) 250 Wattpeak als Standard, so sind es mit Stand Januar 2025 bereits 400-440 Wp. Zu erwarten ist eine weitere Effizienzsteigerung. Ob dies bei den großen Zellen eher gelingt, wird sich in den kommenden Jahren zeigen.
Vor- und Nachteile großer Siliziumwafer
XL- und XXL-Solarzellen punkten mit folgenden Features:
- Der Materialeinsatz für die Modulrahmen ist geringer. Dies schont die Aluminiumressourcen.
- Die kostengünstigere Produktion senkt die Kosten pro Kilowatt-Peak.
Dem gegenüber steht allerdings eine Reihe von Nachteilen:
- Das Gewicht der Monumentalmodule ist oft zu hoch. Nicht nur, dass es schwieriger ist, sie aufs Dach zu hieven, sie belasten die Dachkonstruktion auch stärker. Natürlich bleibt die Last pro Quadratmeter gleich – die großen Formate sind meist ebenfalls 35 mm hoch – die Last pro Befestigungspunkt steigt jedoch.
- Die Montage wird komplizierter. Größere Modulflächen erfordern möglicherweise eine ganz andere Unterkonstruktion. Das heißt, selbst bei Modulen mit gleicher Rahmenstärke muss die Installation anders geplant und ausgeführt werden. Mit diesem Aspekt werden sich die Solarfachbetriebe in Zukunft auseinandersetzen müssen. Einen Ausweg können flexible Montagesysteme bieten.
- Alle Modulteile müssen in neuen Formaten produziert werden. Das betrifft neben den Aluminiumrahmen auch das Laminatbett, die Glasabdeckung, Folien und Einbettungen. Das schafft nicht jede Fertigungsanlage. Positiv ist allerdings: Wenige große Module benötigen weniger Rahmenmaterial als viele kleine.
- In Deutschland sind für Dachanlagen nur PV-Module bis maximal 2 m² erlaubt. Die bauaufsichtliche Zulassung wird bei Dächern bis 75 Grad Neigung nur erteilt, wenn die zu verbauenden Module unter diesem Grenzwert bleiben. Die angebotenen Großmodule dürfen also nur auf Freiflächen installiert werden.
- Die Kabelverluste sind bei größeren Modulen höher. Die Kabel sind schlicht und einfach länger – und pro 10 Meter Kabellänge ist mit einem Verlust von ca. 0,25 Prozent der Anlagenleistung zu rechnen.
- Der Wechselrichter muss mit den stärkeren Modulen kompatibel sein. Größere Zellen bedeuten höhere Strombewegungen, weniger Zellen eine geringere Spannung pro Modul. Das muss der Wechselrichter steuern und verarbeiten. Ein Problem ist das nicht, kostet nur etwas mehr.
Ein Plus auch bei der Installation von Balkonkraftwerken! Wie die Solarpflicht ist die Genehmigung jedoch Ländersache. Viele Bundesländer haben die Bestimmungen schon 2024 aktualisiert, andere werden in den nächsten Monaten folgen.
Wirkungsgrad geht vor Watt-Peak
Natürlich bringt eine große Zelle mehr als eine kleine. Pro Quadratmeter bleibt jedoch alles gleich. Lassen wir uns also nicht von immer größeren Wp-Zahlen täuschen. Wächst zugleich die Modulgröße, passt trotzdem nicht mehr aufs Dach.
Entscheidend ist allein der Wirkungsgrad! Nur wenn der Technologiefortschritt zu einem wachsenden Wirkungsgrad führt, wächst auch die Effektivität der PV-Anlage. Ein guter Wert ist ein Wirkungsgrad von 23%. Die transparenten Bifazial-Module sind sogar imstande, noch ein wenig mehr zu leisten.
Eine Effizientsteigung kann auch mit einem Zerteilen der Wafer erzielt werden – bekannt als Halbschnitt und Drittelschnitt.
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Halbzellen und Drittelzellen
Für die Half-Cut-Module oder HC-Module werden die Siliziumwafer nach der Produktion in zwei Hälften geschnitten und dann in doppelt so vielen Reihen angeordnet. So werden beispielweise aus 60 Vollzellen 120 Halbzellen – mit sechs statt drei verschalteten Strings (Parallelschaltung).

Doch warum dieser Aufwand? Antwort: Weil bei Nutzung der Halbzellentechnologie durchschnittlich 2-3% mehr Modulleistung erzielt werden kann (Quelle: Fraunhofer ISE). Dies hat mehrere Gründe:
- Halbierte Solarzellen haben eine Stromstärke von 50 Prozent. Der Leistungsverlust berechnet sich aus dem Leitungswiderstand und der Stromstärke zum Quadrat, womit sich die Leistungsverluste bei einem Halbzellenmodul um den Faktor vier verringern. Dies wiederum erhöht den Wirkungsgrad des PV-Moduls.
- Die Halbierung der Stromstärke im Modul-Inneren verbessert das Temperaturverhalten. Der niedrigere Temperaturkoeffizient belegt, dass sich die solaren Zellen bei starker Sonneneinstrahlung weniger stark aufheizen. Mit der Folge, dass Halbzellenmodule bei hohen Temperaturen bessere Leistungen erbringen können.
- Zwischen den Solarzellen befinden sich Freilaufdioden, die Überspannungsspitzen verhindern (daher auch Überspannungsschutzdioden genannt). Dies kann sich bei Teilverschattung positiv auswirken. Während eine verschattete quadratische Zelle ihren Dienst versagt, bleibt bei einer halbierten Zelle die Leistungsfähigkeit zu 50 % erhalten.

Bei den 6-Zoll-Zellen M0 und M2 wurde der Halbschnitt noch nicht durchgeführt, bei M3-Zellen eher selten. M6-Module (166 mm) und M10-Module (182 mm) werden standardmäßig mit Halfcut-Zellen ausgerüstet. Für Dachanlagen enthalten die unter 2 m² großen M6-Module 6×22, also 132 HC-Zellen. Der Standard entwickelt sich jedoch zu 144 Halbzellen. Bei M10-Modulen beträgt das 2-m²-Maß 6×18 = 108 Halbzellen. Beide Modelle kommen bei einer 420-Watt-Spitzenleistung (Wp) auf einen Wirkungsgrad von meist über 20 Prozent.
Die Größenumstellung auf 210 mm erforderte eine neue Zellmatrix. Damit die Module nicht sehr viel breiter werden, stattete man M12-PV-Module 5-reihig (statt 6-reihig) aus. Und: In logischer Konsequenz aus der Effizienzsteigerung durch Zellenschnitt hat man dafür die Drittelzelle entwickelt. Beim Maximalmaß von 5×24 Drittelzellen ist das 420 Wp M12-Modul etwas länger und schmaler als das vergleichbare M10-Modul. Mit dem Wegfall des 2-m²-Limits erübrigt sich dieses Sondermaß wohl bald.

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Flächenbedarf für 1 Kilowatt-Peak
Photovoltaikmodule werden in der Regel vertikal montiert. Erfordert es die Dachfläche, ist eine Horizontalmontage genauso möglich. Die Stromerträge unterscheiden sich nicht. Wie viele Module zur Deckung des Eigenverbrauchs erforderlich sind, wird durch zahlreiche Faktoren bestimmt. Doch wie viele Module werden für die Produktion von 1.000 Kilowattstunden Strom benötigt? Je nach Standort und Sonneneinstrahlung erzeugt jedes kWp der PV-Anlage zwischen 900 und 1.100 kWh Photovoltaik-Ertrag. Rechnen wir der Einfachheit halber mit einem mittleren Wert von 1.000 kWh, kommen wir zu folgendem Ergebnis: Bei 400-Wp-Modulen, die 2 m² belegen, wären 2,5 Stück, bei 350-Wp-Modulen (1,7 m²) 3 Stück auf das Dach zu montieren. In beiden Fällen wäre also der Flächenbedarf für 1 kWp PV-Anlage rund 5 Quadratmeter.
Oder andersherum: Pro Quadratmeter Modulfläche können jährlich etwa 200 kWh Strom erzeugt werden. Und auch hier ist allein der Wirkungsgrad die Stellschraube. Deshalb gilt folgende Faustregel:
Je höher der Wirkungsgrad, desto weniger Dachfläche ist für ein kWp nötig.
Fazit
Auf die Modulgröße kommt es vor allem an, wenn es um deren Montage geht. Die Leistung bleibt pro Quadratmeter gleich. Viele kleine Module belasten das Budget allerdings mehr als wenige große. Der Preis eines PV-Moduls wird auch durch dessen Wirkungsgrad bestimmt. Denn: Je höher dieser liegt, desto mehr Solarstrom-Ertrag kann eine Dachanlage einfahren. In Zukunft am besten Finger weg, wenn die Effizienz unter 20% liegt, besser ist eine Annäherung an 23%.
mittlerweile fast alle
Halbzellenmodule bieten mehr Leistung auf gleicher Modulfläche – und sind dabei sogar etwas günstiger. Kein Wunder, dass mittlerweile fast alle M6-Module damit ausgestattet werden. Eine gute Nachricht ist die Abschaffung der 2-Quadratmeter-Grenze. Dennoch sollte das Verbauen gut überlegt sein, denn nicht jedes Dach ist für das größere Gewicht ausgelegt.
Tipp: Mit unserem neuen Kalkulator berechnen Sie im Nu die maximale Anzahl an Photovoltaik-Modulen, die auf einer bestimmten Fläche untergebracht werden können. Die Größe der Module können Sie zentimetergenau eintragen.
Maximale Anzahl an Photovoltaik-Modulen pro Fläche berechnen

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