Die hauptsächlich in Asien hergestellten Solarzellen werden immer grösser und leistungsfähiger. Das hat Folgen für die Schweizer Solarbranche, die sich auf die Montage von grösseren Modulen einstellen muss.

Obwohl die Kilowattstunde Solarstrom immer günstiger wird und selbst in der Schweiz bereits mit Strom aus Grosskraftwerken konkurrieren kann, wird nach weiterem Kostensenkungspotenzial gesucht. Bei den zurzeit hauptsächlich in den Modulen verwendeten monokristallinen Solarzellen sind kaum mehr Effizienzsteigerungen möglich. Deshalb setzt die von Asien dominierte Solarindustrie nun auf grössere Zellformate, was in der Konsequenz auch zu einer Vergrösserung der Module führt, mit Formaten von über zwei Meter Länge. Durch die Einsparungen bei der Montagedauer, der Unterkonstruktion, der Verkabelung und dem Transport sowie einem leicht höheren Wirkungsgrad sinkt der Preis pro installierte kWp-Leistung. Der Photovoltaikprodukte-Grosshändler Krannich Solar Schweiz berechnete für eine 200 kWp-Flachdachanlage in Spreitenbach ein Kosteneinsparungspotenzial von 5000 Franken bei der Verwendung von Modulen mit den M10- anstatt den bisher üblichen M6-Formaten.

Zellen müssen zerschnitten werden

Die grösseren Formate schenken also bei Grossanlagen auf Flachdächern oder auf Freiflächen durchaus ein. Und an letzteren richten sich die grossen Hersteller in Asien letztlich aus, nicht an der Schweiz mit ihren vielen eher kleinen Anlagen auf Ein- und Mehrfamilienhäusern. Und die Entwicklung verläuft rasant: Bis 2019 waren die Zellformate M2 mit Seitenlängen von 156,75 mm so etwas wie der Standard. Dieser wurde in den letzten beiden Jahren durch die grösseren und leistungsfähigeren M3 und M6 abgelöst. Doch schon in diesem Jahr werden diese wiederum durch die noch grösseren M10 und M12 abgelöst, letzteres nun mit einer Seitenlänge von 210 mm. Da die in den grösseren Zellformaten generierten Ströme zu gross sind, müssen die Zellen in Halb- oder Trippelzellen zerschnitten werden. Nur so können sie auch effizient mit weniger Verlusten als bei den vorherigen Standardformaten eingesetzt werden (siehe Kasten).

Schweiz muss sich arrangieren

Als kleiner Markt muss sich die Schweiz dem Tempo aus Asien fügen, wo heute praktisch die ganze industrielle Zellenproduktion stattfindet. «Innerhalb von zwei Jahren kann man nicht mehr kaufen, was zuvor jahrelang normal war», sagte Solarprofessor Christof Bucher von der Fachhochschule Bern am Solarupdate von Swissolar im November in Solothurn. Dieses schnelle Tempo wird Planerinnen und Planer von Solaranlagen in der Schweiz fordern. Solarteure müssen sich künftig auf deutlich grössere Module einstellen als bisher. Für Flachdachanlagen auf über 600 m ü. M. könnte die Schneelast bei den grösseren Modulen zum Problem werden. Das setzt neue Anforderungen an die Unterkonstruktion, weshalb das Ganze anders geplant und konstruiert werden muss. Zudem ist die Handhabung der grösseren und schwereren Module auf Hausdächern vermeintlich schwieriger, möglicherweise braucht es bei der Montage deshalb sogar mehr Leute wie vorher. Probleme könnte es auch mit aktuell eingesetzten Wechselrichtern geben, die mit den Halbzellenströmen oder gar Trippelzellen noch nicht einwandfrei zurechtkommen. Daniel Schäubli von Krannich Solar geht aber davon aus, dass das Format M10 schon bald weltweit zum Standard wird und M6 gar nicht mehr hergestellt wird. Er ist aber überzeugt, dass sich die Schweizer Solarbranche nach einer Umstellungsphase schnell auf die neuen Formate einstellen werde. Etwas schwieriger könnte es möglicherweise für Indachanlagen werden, die aber in der Schweiz nur einen kleinen Anteil ausmachten. «Möglicherweise ergeben sich hier sogar neue Chancen für Nischenanbieter mit Spezialformaten.» Doch für ihn ist klar: die Musik spielt künftig bei den deutlich grösseren Modulen.

Ersatzmodule für bestehende Anlagen

Diese Dynamik bei der Entwicklung von neuen, immer grösseren Modulformaten wird zum Problem, wenn kaputte Module auf bestehenden Anlagen ersetzt werden müssen. Das zeigte sich beispielsweise bei den im letzten Sommer von einem Hagelzug arg in Mitleidenschaft gezogenen Dächern in der Innerschweiz. In den starken Solaranlagen-Zubaujahren bis 2019 wurden in der Schweiz vor allem Module mit den kleinen M2-Zellformaten verbaut. Schon heute ist es teilweise schwierig, Ersatzmodule zu beschaffen, weil die Hersteller eben längstens mit anderen Formaten unterwegs sind. Und für Grosshändler ist es zu teuer, solche «Ersatzmodule» langfristig einzulagern. Das übernehmen für sie andere Anbieter, wie beispielsweise die deutsche Firma SecondSol, welche sich auf den Handel mit gebrauchten Solarprodukten, sowie von Restposten oder B-Ware spezialisiert hat. Je nach Verfügbarkeit kostet ein gebrauchtes Modul auf diesem Zweitmarkt aber schnell einmal doppelt so viel wie ein Neues. Die Solarteure können sich also schon einmal auf schwierige Diskussionen mit Anlagenbetreibern einstellen.

Die Solarmodule werden immer grösser und leistungsfähiger.

Vorteile von Halbzellen

Die grösseren Zellformate werden mechanisch wieder in Halbzellen getrennt. Dadurch verdoppelt sich die Anzahl Zellen pro Modul und der Strom pro Solarzelle wird halbiert. Durch die kleineren Ströme entstehen geringere Ohmsche Verluste, was schliesslich in einem höheren Wirkungsgrad resultiert. Dieser liegt je nach Quelle zwischen 0,5 und drei Prozent Mehrleistung pro Modul. Diese wird auch ermöglicht, weil die Halbzellenmodule besser mit bestimmen Verschattungssituationen umgehen können, insbesondere bei einer Querverschattung der einen Modulhälfte. Während diese Situation bei herkömmlichen Vollzell-Modulen zu einem starken gesamten Leistungsverlust führt, findet dieser bei den Halbzellen nur auf der einen Hälfte statt, weil die Bypassdioden hier anders verteilt werden können. Das Halbzell-Modul produziert dann locker drei Mal mehr Strom als das Vollzell-Modul.

Das Modul mit Halbzellen hat bei Querverschattungen deutliche Vorteile. (Grafik: Christof Bucher, PV-Labor, BFH)

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