Transparente Solarmodule

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Transparente Solarmodule: Ganz neue Einsichten

Die meisten Solarmodule im Privatbereich werden auf einem Gebäudedach angebracht. Im Mittelpunkt steht dabei vor allem die Leistung und die Wirtschaftlichkeit der Solaranlage. Ob die Solarmodule da schwarz oder dunkelblau schimmern, macht für die meisten Menschen keinen Unterschied – außer dann, wenn es aufgrund der individuellen Gegebenheiten vor Ort gewichtige ästhetische Gründe dafür gibt. Dennoch wächst der Markt transparenter Solarmodule, und auch die Forschung steckt viel Anstrengung in diesen Bereich. Zu Recht, denn viele zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten für die Photovoltaik werden durch die zumindest teilweise lichtdurchlässigen Module überhaupt erst möglich oder sinnvoll. Der Einsatz transparenter Solarmodule ist, einfach ausgedrückt, überall dort geeignet, wo es darauf ankommt, dass Licht durch die Module hindurchscheinen kann. Dazu zählt beispielsweise die Stromerzeugung auf oder an

  • Pergolen, Vordächern, Terrassen u.ä.,
  • Dach- oder Fassadenfenstern,
  • Carports
  • Wintergärten und Gewächshäusern,
  • Balkonen und Veranden.
Hier können transparente Solarmodule sinnvoll sein
Hier können transparente Solarmodule sinnvoll sein
Terrassendach mit Photovoltaik © zorro, stock.adobe.com
Terrassendach mit Photovoltaik © zorro, stock.adobe.com
Tipp: Planen Sie Photovoltaik-Module für Ihren Carport oder das Terrassendach? Dann achten Sie bitte dringend darauf, dass diese die baurechtlichen Anforderungen und technischen Normen an Überkopfverglasungen einhalten. Solche Bauteile müssen besonders gegen Glasbruch gesichert sein, um zu verhindern, dass sich in einem Schadensfall Bruchstücke herauslösen, herabfallen und gegebenenfalls Menschen gefährden.

Welche Arten von transparenten Modulen es gibt

Vorneweg: Der Begriff „transparente Solarmodule“ führt häufig in die Irre. Denn die Solarmodule, die für diesen Zweck im Privatbereich zum Einsatz kommen, sind selten völlig transparent. Vielmehr lassen sie lediglich einen Teil des Lichts durch. Das liegt zum einen daran, dass eine gewisse Verschattung für die dahinter oder darunter liegende Fläche häufig durchaus gewünscht ist. Das kann zum Beispiel bei Terrassenüberdachungen der Fall sein, um im Sommer die Hitze fernzuhalten. So werden Sonnenschutz und Energieerzeugung kombiniert.

Das liegt zum anderen – und vor allem – an der Konstruktionsweise gängiger transparenter Solarmodule. Die Solarzellen selbst sind nicht lichtdurchlässig. Einen variablen Transparenzeffekt erzielt man vielmehr dadurch, dass das Trägermaterial transparent ist. Außerdem werden die Zellen nicht dicht an dicht verbaut, sondern mit Zwischenräumen zueinander und zum Rahmen. Je größer diese Zwischenräume sind, desto mehr Licht geht durch das Modul hindurch. Das bedeutet aber gleichzeitig auch, dass die Leistung solcher Module nicht so groß ist wie bei Modellen, in denen möglichst viele Zellen ohne Zwischenräume untergebracht sind. In der Praxis werden die Module daher meist semi- oder halbtransparent genannt und in verschiedenen Transparenzabstufungen angeboten. 20 bis 40 Prozent Transparenz bieten meist einen guten Kompromiss zwischen Leistung und Lichtdurchlässigkeit.

Dieser Zielkonflikt kommt manchmal auch noch an einer anderen Stelle zum Tragen: In vielen Solarmodulen werden Rückseitenfolien genutzt, um sie vor Umwelteinflüssen zu schützen. Sie sind häufig weiß, damit sie das Sonnenlicht reflektieren und so den Wirkungsgrad der Module noch ein wenig weiter erhöhen. Lässt man sie weg, sieht man bei transparenten Modulen den Hintergrund durchschimmern. Das sieht in der Regel schöner aus, geht aber auf Kosten des Wirkungsgrades, weil das Sonnenlicht nicht mehr reflektiert wird. Viele semitransparente Module haben eine solche Rückseitenfolie nicht, sondern sind in Glas-Glas-Bauweise gefertigt. Statt der Folie haben sie auch auf der Rückseite eine Glasplatte. Die Solarzellen liegen also wie bei einer Doppelscheibe zwischen den beiden Gläsern. Das hat zwei Vorteile: Zum einen ist Glas von Natur aus transparent und unterstützt damit den gewünschten Effekt der Lichtdurchlässigkeit. Zum anderen sind solche Glas-Glas-Module robuster und damit langlebiger als solche mit Rückseitenfolie. Allerdings erkauft man sich diese Vorteile mit einem größeren Gewicht der Module.

Schematischer Aufbau von Glas-Glas und Glas-Folie-Modulen
Schematischer Aufbau von Glas-Glas und Glas-Folie-Modulen
Glas-Glas-Module erzeugen Strom und lassen Licht durch
Glas-Glas-Module erzeugen Strom und lassen Licht durch
Lichtdurchlässige Solarmodule an einer Hausfassade © Mike Dot, stock.adobe.com
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Photovoltaik-Leichtgewichte

Es gibt noch weitere Arten transparenter Solarmodule. Im Privatbereich kommen in der Regel mono- oder polykristalline Dickschichtmodule zum Einsatz, weil sie weitaus höhere Wirkungsgrade erreichen als andere Modularten. Sogenannte Dünnschichtmodule unterscheiden sich im Aufbau und den genutzten Materialien. Sie haben ihre Vorteile, beispielsweise das wesentlich geringere Gewicht. Somit können sie Photovoltaik auch dort ermöglichen, wo die Installation schwerer Dickschichtmodule beispielsweise aufgrund der Statik keine Option ist. Da Dünnschichtmodule – der Name sagt es schon – teilweise 100-mal dünner sind als kristalline Module und andere Solarzellen verwendet werden, sind sie sehr viel transparenter als die Dickschichtmodule. Sie erreichen dafür aber nur einen Wirkungsgrad von derzeit 10 bis 12 Prozent. Eine Alternative ist es, eine größere Fläche mit ihnen zu belegen, um die gleiche Energieausbeute zu erhalten.

Eine Sonderform der Dünnschichtmodule sind Solarfolien. Sie sind so dünn, dass sie sich biegen lassen. Der photovoltaische Effekt wird erreicht, indem man Solarzellen auf die Folien aufdampft. Aufgrund ihrer ausgesprochenen Flexibilität können sie beispielsweise auch gut auf unebenen Flächen aufgebracht werden. Es gibt viele mögliche Einsatzgebiete, etwa beim Camping, an Fenstern oder sogar auf mobilen Objekten wie Autos. Eine gewisse Transparenz bringen die meisten aufgrund ihrer Dicke von meist nur 100 bis 500 Mikrogramm schon mit. Mit der Farbwahl der Folie kann sie weiter gesteigert werden. Der Nachteil anderer Dünnschichtmodule aber bleibt: ein geringer Wirkungsgrad von 5 bis 10 Prozent.

Tipp: Während hier von transparenten Solarmodulen die Rede ist, wird seit geraumer Zeit auch an transparenten Solarzellen geforscht. Es gibt bereits verschiedene Methoden, solche herzustellen – etwa durch die Verwendung von Materialien wie Oxiden oder Salzen. In den meisten Solarzellen wird bislang noch Silizium eingesetzt. Noch haben die transparenten Zellen aber einige praktische Nachteile und es ist fraglich, ob sich ihr Wirkungsgrad bis 10 Prozent oder mehr steigern lässt. Mit ihnen kann zwar heute schon vollständige Transparenz erreicht werden, doch eignen sie sich nicht, um damit wirtschaftlich Photovoltaik zu betreiben. Die gängigen kristallinen Solarzellen kommen heute schon im Einzelfall auf einen Wirkungsgrad von bis zu 25 Prozent.

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Fazit: Eine gute Ergänzung zum Standard

In absehbarer Zeit werden transparente Solarmodule den herkömmlichen Modellen nicht den Rang ablaufen können. Sie sind teurer als diese und haben gleichzeitig einen deutlich geringeren Wirkungsgrad. Dennoch sind sie mehr als ein Nischenprodukt, denn vielfach bieten sie dort eine Lösung, wo intransparente und schwere Standardmodule keine Option sind – bei den meisten Gewächshäusern beispielsweise.

Clever ausgeführt, können transparente Module außerdem nicht nur Strom erzeugen, sondern gleichzeitig auch für einen schattigen, aber nicht zu schattigen Kühleffekt sorgen. Bei Vor- oder Terrassendächern etwa rechnet sich das unter Umständen sogar mehrfach – wenn die Module im Sommer Energie erzeugen, für ein angenehmes Aufenthaltsklima sorgen und man durch sie gleichzeitig auch noch auf andere Verschattungskomponenten wie Sonnensegel oder eine Pergola verzichten kann. Problemlöser können transparente Solarmodule auch bei denkmalgeschützten Gebäuden sein, deren äußeres Erscheinungsbild nicht merklich verändert werden darf. Ihre ästhetischere Wirkung im Vergleich zu klassischen Solarmodulen kann außerdem eine große Rolle in Gegenden spielen, in denen bauliche Vorschriften – oder kritische Nachbarn – fordern, dass die Module möglichst unauffällig bleiben.

Terrassendach mit Photovoltaik © zorro, stock.adobe.com
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