Dünnschichtmodule

Solarmodule werden je nach der Art der genutzten Solarzellen eingeteilt in monokristalline, polykristalline und Dünnschichtmodule. Sie unterscheiden sich hinsichtlich der Werkstoffe, der Herstellung und des Wirkungsgrads.

Für Dünnschichtmodule wird ein Trägermaterial mit dem Halbleiterwerkstoff beschichtet. Als Halbleiterwerkstoff wird bisher in erster Linie amorphes Silizium verwendet. Aber es werden auch andere Halbleiterwerkstoffe genutzt, etwa

• Cadmiumtellurid, CdTe,
• Galliumarsenid, GaAs oder
• Kupfer-Indium-Selenid, CuInSe2.

Es gibt auch Dünnschichtmodule mit mikrokristallinem Silizium. Auch organische Solarzellen, bei denen die Absorberschicht aus einem Polymer besteht, gehören zu den Dünnschichtzellen.

Die Herstellung von Dünnsichtmodulen ist vergleichsweise einfach und deutlich weniger aufwendig als bei mono- oder polykristallinen Modulen, weil die Waferherstellung entfällt.

Der Träger wird mit einer sehr dünnen Schicht des Halbleitermaterials bedampft, die nur wenige Mikrometer dick ist. Als Trägermaterial kommen neben Glas oder Metall auch flexible Werkstoffe wie Kunststoff infrage, was den Anwendungsbereich deutlich verbreitert.

Der Wirkungsgrad von Dünnschichtmodulen ist deutlich niedriger als von mono- oder polykristallinen Modulen. Durchschnittliche Wirkungsgrade von auf dem Markt erhältlichen Modulen liegen zwischen 5 und 10 %. Im Labor konnten aber schon deutlich höhere Wirkungsgrade von bis zu 18 % erzielt werden.

Die Degradation bei Dünnschichtmodulen beträgt in den ersten 1.000 Betriebsstunden rund 20 bis 25 %, diese ist aber in den Herstellerangaben zum Wirkungsgrad schon berücksichtigt.

Dünnschichtmodule haben trotz des niedrigeren Wirkungsgrads eine Reihe von Vorteilen.

• Preiswerte Fertigung
• Geringe Anschaffungskosten
• Weniger Rohstoffverbrauch
• Geringes Gewicht
• Hohe Ausbeute auch bei diffusem Licht
• Keine Wirkungsgradverluste durch Wärme

Grundsätzlich haben Dünnschichtmodule ein etwas besseres Schwachlichtverhalten als polykristalline oder monokristalline Module. Allerdings variieren die Werte auch innerhalb des Modultyps zum Teil sehr stark.

Der niedrige Wirkungsgrad kann durch eine entsprechend größere Fläche ausgeglichen werden. Gerade die hohe Lichtempfindlichkeit auch bei einem hohen Anteil diffuser Strahlung sorgt für hohe Ausbeute auch in den Wintermonaten. Gleichzeitig bleiben die Stromerträge bei Dünnsichtmodulen im Sommer dank der Hochtemperaturbeständigkeit auch bei Temperaturen über 25° C hoch.

Aus diesen Gründen wurden Dünnschichtmodule vor einigen Jahren häufig dort eingesetzt, wo ausreichend Fläche zur Verfügung stand. Dies waren vielfach Freiflächenanlagen, bei denen die niedrigeren Kosten der Module den Wirkungsgrad- und damit Ertragsverlust überkompensierte.

China als größter Photovoltaik-Hersteller der Welt stellt heute aber vermehrt kristalline Module her, sodass Dünnschichtmodule seltener verbaut werden. Nach aktuellem Stand werden daher zum allergrößten Teil "Dickschicht-Solarmodule" für PV-Anlagen auf Privathäusern genutzt. Durch ihr geringes Gewicht eignen sie sich aber für untypische Anwendungen wie beispielsweise an Fassaden von Einfamilienhäusern.