Wie werden Solarmodule hergestellt? Woraus sind sie gemacht? Liste der Solarpanel-Komponenten

Wenn man darüber nachdenkt, ist die Fähigkeit, aus Sonnenlicht elektrischen Strom zu erzeugen, ein wunderbarer Prozess.

Wie funktionieren moderne Solarmodule eigentlich?

Solarmodule bestehen aus 60 oder 72 Siliziumzellen. Wenn Sonnenlicht auf diese Zellen trifft, werden Elektronen im Silizium auf atomarer Ebene freigeschüttelt und bewegen sich. Ein elektrischer Strom ist einfach die Bewegung oder der Fluss von Elektronen in die gleiche Richtung. Ein Blitz beispielsweise ist ein plötzlicher Elektronenstoß über einen Ladungsaufbau innerhalb von Wolken oder zwischen Wolken und Boden.

Im Detail wird das in Solarmodulen verwendete Silizium (Si) während des Herstellungsprozesses angepasst, um die Menge der verfügbaren Elektronen zu verbessern. Oft sind Phosphor (P) und Bor (B) an gegenüberliegende Siliziumschichten gebunden. Der Phosphor fügt zusätzliche verfügbare Elektronen hinzu und sorgt für eine negative Ladung, während das Bor die verfügbaren Elektronen reduziert und so für eine positive Ladung sorgt. Das resultierende elektrische Feld wird darauf vorbereitet, wenn Sonnenlicht auf das Panel trifft, einen Elektronenfluss zur Verbindungsstelle zwischen den Zellen zu befördern.

Wenn Sie eine Gruppe dieser PV-Zellen in einem Schaltkreis innerhalb eines Panels verbinden und mehrere Panels nebeneinander installieren, können Sie einen großen Fluss von Elektronen und Gleichstrom erzeugen. Der in Haushalten verwendete Strom beträgt jedoch 240 Volt Wechselstrom. Daher wird ein sogenannter Solarwechselrichter – der in der Regel nicht größer als ein durchschnittlicher Einkaufskorb ist – verwendet, um den Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, sodass er sofort von den Bewohnern und dem Stromnetz genutzt werden kann.

Wie werden Solarmodule hergestellt? Schritt für Schritt

Wie bei vielen Produkten hat sich der Produktionsprozess der meisten Solarmodule nach Asien und vor allem nach China verlagert. Die Schaffung enormer Produktionsanlagen und moderner Techniken wie der Robotik haben zu einem raschen Rückgang der Kosten der Solartechnologie und insgesamt zu einer Qualitätsverbesserung geführt.

Schritt 1: Rohstoffe veredeln

Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element auf der Erde. Siliziumverbindungen kommen in Gesteinen, Sand, Ton, Wasser, Pflanzen und sogar einigen Tieren vor. Um Silizium zu reinigen, wird es auf seinen Siedepunkt (1.410 °C) erhitzt. Einkristalle entstehen durch Gewinnung zylindrischer Kristalle aus geschmolzenem Silizium. Solarmodule können als monokristallin oder polykristallin bezeichnet werden. Monokristalline Solarpanelzellen werden aus einem einzelnen Siliziumkristall hergestellt (ähnlich wie Single-Origin-Kaffee), während ein polykristallines Solarpanel eine Mischung verwendet, die zu einem etwas geringeren Wirkungsgrad führt.

Schritt 2: Herstellung einer Solarzelle

Während Silizium das aktive Material einer Solarzelle ist, gibt es eine Reihe von Komponenten, die bei der Herstellung einer modernen Solarzelle eine Rolle spielen. Typischerweise wird das Silikon in dünne Blätter geschnitten, die ungefähr die Breite eines Blattes Papier haben. Auf die Siliziumplatten wird eine Beschichtung aufgebracht, die die Absorption des Sonnenlichts verbessert und Reflexionen minimiert. Anschließend werden Metallleiter hinzugefügt, um den Elektronenfluss zu erleichtern – die sichtbaren kleinen Gitterlinien. Jede Zelle enthält einen positiv (Bor) und negativ (Phosphor) geladenen Siliziumwafer, die sich an einer Leitungsverbindung treffen, um den Stromfluss anzuregen.

Schritt 3: Herstellung eines Solarpanels

Interessant ist, dass die Prozesse einiger Solarmodulhersteller erst ab diesem Schritt beginnen und vorgefertigte Solarzellen von anderen Herstellern beziehen. Typische Solarmodule in Australien verwenden 60 Zellen oder 72 Zellen, die in einem einzigen Modul zusammengefasst sind. Jede Platte verfügt über eine obere Plexiglasplatte zum Schutz der Zellen, ein Kapselungsmaterial wie EVA zwischen jeder Schicht und eine Rückseitenplatte, um das Silizium vor Feuchtigkeit und Verschmutzung zu schützen. Die Solarmodule werden normalerweise durch einen Aluminiumrahmen zusammengehalten und verfügen über eine Ausgangs-/Eingangs-Anschlussdose, sodass Solarinstallateure Solarmodule problemlos in einer Reihe aneinanderreihen können.

Schritt 4: Prüfung und Akkreditierung

Europa, die USA, Australien und andere Länder haben jeweils unterschiedliche Anforderungen an die Akkreditierung und Verfügbarkeit eines Solarmoduls. Jeder hat unterschiedliche Prüfanforderungen, die es einem Hersteller von Solarmodulen ermöglichen, seine unterschiedlichen technischen Spezifikationen im Produktdatenblatt darzustellen. In Australien ist der Clean Energy Council das Gremium, das mit der Prüfung und Akkreditierung neuer Solarmodule beauftragt ist. Es gibt auch einen großen unabhängigen Tester für Solarmodule namens DNV GL. Sie verfügen über ein strenges Testverfahren und veröffentlichen jedes Jahr eine Liste der Spitzenreiter, um Verbrauchern dabei zu helfen, qualitativ hochwertige Hersteller zu identifizieren.

Liste der Komponenten von Solarmodulen

Der Herstellungsprozess kombiniert die folgende Liste von Teilen zu einem Solarpanel:

• Aluminiumrahmen
• Gehärtetes Glas
• Einkapselungsmaterial, z. B. EVA-Folie
• Siliziumzellen
• Rückenblatt
• Anschlusskasten inklusive 12-V-Kabel

Jeder Teil des Solarmoduls wurde im Laufe der Jahre verfeinert und verbessert, um die Effizienz und Haltbarkeit zu verbessern und die Produktionskosten zu senken. Die folgende Grafik bietet einen Überblick darüber, wie die Kosten für Solarmodule in den letzten 8 Jahren gesunken sind, was direkt auf die Verbesserungen der Herstellungsprozesse zurückzuführen ist.

Andere Formen von Solarmodulen und Solarenergie

Es gibt neue Technologien im Solarbereich, die Möglichkeiten bieten, die Effizienz von Modulen deutlich zu steigern. Dazu gehören die Graphenbeschichtung von Solarzellen und leichte Paneele, die kein Glas verwenden und flexibel sind. Eine ausführlichere Übersicht über die verschiedenen Arten von Solarmodulen und die verschiedenen Marken finden Sie in diesem Artikel.

Darüber hinaus gibt es alternative Formen der Solarenergie wie Concentrating Solar Power (CSP), bei der anstelle von Sonnenkollektoren Spiegelpaneele verwendet werden, um das Sonnenlicht auf einen zentralen Turm zu fokussieren, wo Wasser auf hohe Temperaturen erhitzt und durch Dampfturbinen wieder in Energie umgewandelt wird . Auch Solarthermiemodule funktionieren etwas anders: Das Wasser fließt in Kupferrohren durch die Module, die das Wasser erhitzen, während es durch die Module fließt und zum Warmwasserspeicher zurückfließt.