Was sind bifaziale Module?

Bifaziale Solarzellen: Funktionsweise, Erträge und Einsatzmöglichkeiten

Bifaziale Solarzellen, auch als „bifacial“ bezeichnet, sind in der Lage, Sonnenenergie sowohl über die Vorder- als auch die Rückseite zu gewinnen. Dies führt zu einem erhöhten Stromertrag, der jedoch stark davon abhängt, wie viel Licht tatsächlich auf die Rückseite der Zelle trifft. Welche Anforderungen müssen erfüllt sein, damit der Einsatz solcher beidseitig aktiven Photovoltaikmodule sinnvoll ist?

Grundlagen der bifazialen Solarmodule

Der Begriff „bifazial“ bedeutet übersetzt „zweiseitig“ und beschreibt im Kontext der Photovoltaik Solarzellen, die auf beiden Seiten photoelektrisch aktiv sind. Dies bedeutet, dass sie nicht nur die direkte Sonneneinstrahlung von oben ausnutzen, sondern auch das Licht, das entweder direkt oder durch Reflexion auf die Rückseite fällt. Um dies zu ermöglichen, müssen diese Solarzellen entsprechend modifiziert werden, sodass Photonen auch von der Rückseite eindringen können. Statt der üblichen durchgängigen Aluminiumflächen, die bei monofazialen Standardzellen verwendet werden, werden auf den Rückseiten der bifazialen Zellen Kontakte aufgebracht. Um den Lichteinfall auf beide Seiten zu optimieren, befinden sich diese Zellen in zwei transparenten Schichten, gewöhnlich aus gehärtetem Solarglas.

Zusätzlicher Stromertrag mit bifazialen Modulen

Die Frage, wie viel zusätzlicher Ertrag mit bifazialen Solarpanels im Vergleich zu herkömmlichen Modulen erzielt werden kann, hängt von mehreren Faktoren ab. Ein entscheidendes Kriterium ist der Wirkungsgrad der Rückseite der Zelle. Beispielsweise erreichen PERC-Zellen (Passivated Emitter and Rear Cell) einen Wirkungsgrad von 60 bis 70 Prozent im Vergleich zur Hauptseite; bei n-Typ-Halbleitern können sogar bis zu 95 Prozent realisiert werden. Eine weitere bedeutende Einflussgröße ist das Rückstrahlvermögen des Untergrunds, welches wissenschaftlich als „Albedo“ bekannt ist. Hier gilt: Je heller die Oberfläche, desto höher die Albedo.

In Abhängigkeit vom Zusammenspiel dieser Faktoren können bifaziale Module einen zusätzlichen Stromertrag von bis zu 30 Prozent erzielen. Es existiert jedoch bislang keine einheitliche Definition oder Messmethode für den sogenannten „Bifazialfaktor“ oder „Bifacial Gain“, was den Vergleich der Herstellerangaben erschwert.

Geeignete Standorte für bifaziale Module

Wie bereits angesprochen, spielt das Rückstrahlvermögen des Untergrundes (Albedo) eine zentrale Rolle für den Erfolg der Installation. Auch der Abstand der Module zur Unterlage ist von Bedeutung; je näher die Panels am Boden sind, desto weniger Licht kann in den Zwischenraum gelangen und deren Rückseite erreichen.

Auf schrägen Dächern mit Ziegeldeckung bieten bifaziale Module oftmals nur einen minimalen zusätzlichen Ertrag, weshalb sich der Aufwand meist nicht rentiert. Flachdächer hingegen sind tendenziell besser geeignet, weil die Panels hier in der Regel geneigt montiert werden können. Vor der Installation sollte zudem eine helle, idealerweise weiße Folie verlegt werden, da das häufig verwendete Bitumen auf Flachdächern eine sehr niedrige Albedo aufweist. Bifaziale Module versprechen besonders hohe Erträge an Orten, wo sie selbst als Dach fungieren, wie etwa über Carports oder Terrassen. Auch Solarzäune profitieren von bifazialen Anlagen, insbesondere wenn diese in Ost-West-Richtung ausgerichtet sind, da somit die flachere Sonneneinstrahlung am Morgen und Abend optimal genutzt werden kann. Dennoch entscheidet jeder Einzelfall, ob der Einsatz bifazialer Module sinnvoll ist, weshalb es ratsam ist, sich bei der Planung von einem Fachbetrieb beraten zu lassen.

Vorzüge und Herausforderungen bifazialer Module

Der größte Vorteil von bifazialen PV-Modulen liegt im erhöhten Stromertrag, der unter geeigneten Installationsbedingungen realisiert werden kann. Darüber hinaus weisen bifaziale Zellen einen geringeren Temperaturkoeffizienten auf als konventionelle Module, was bedeutet, dass die Leistungseinbußen bei hohen Temperaturen geringer sind. Ein weiteres Plus ist die hohe Robustheit der Module, da sie auf beiden Seiten mit gehärtetem Glas geschützt sind.

Als Nachteil könnte der anfängliche Preis der bifazialen Module genannt werden. Die Anschaffungskosten sind mittlerweile jedoch nur geringfügig höher als die für herkömmliche Solarmodule. Dennoch sind aufgrund der komplexeren Montageanforderungen mit höheren Installationskosten zu rechnen, und die Wartung gestaltet sich aufgrund der Notwendigkeit, beide Seiten der Module sauber zu halten, aufwändiger.

Fazit

Bifaziale PV-Module ermöglichen es, Licht auf beiden Seiten in Strom umzuwandeln, was zu einer Steigerung ihrer Effizienz führt. Die zusätzliche Stromausbeute wird maßgeblich durch die örtlichen Installationsbedingungen beeinflusst. Wesentliche Faktoren sind das Rückstrahlvermögen des Untergrunds (Albedo) sowie der Abstand zur Auflagefläche. Bifaziale Panels eignen sich ideal als Dächer für Carports oder Terrassen sowie für Solarzäune. Auf schrägen Dächern mit dunklen Ziegeln haben sie hingegen nur einen geringen Mehrertrag.