Die Stimmung bei den Modulherstellern auf der diesjährigen Intersolar war prächtig. Sie können in volle Auftragsbücher schauen, und die Nachfrage steigt weiter. Außerdem haben sie weiter an den Technologien gefeilt. Das Ziel: mehr Effizienz. So setzen auch die großen asiatischen Hersteller längst auf hochwertige Projektmodule.
Longi hat das Projektmodul Himo 5 auch mit monokristallinen Solarzellen im Portfolio. Es erreicht bis zu 550 Watt auf einer Fläche von 2,6 Quadratmetern. Das sind fast 213 Watt pro Quadratmeter. Das Unternehmen setzt hier auf die seit mehreren Jahren bewährte PERC-Technologie und nutzt dafür p-Typ-Solarzellen.
Andere Hersteller setzen inzwischen schon auf n-Typ-Zellen, die genau umgekehrt aufgebaut sind und denen das Potenzial höherer Effizienz nachgesagt wird. „Doch wir nutzen weiterhin die p-Typ-PERC-Solarzellen, da sie immer noch der Industriestandard sind und sie die optimale Wahl für die meisten unserer Großprojekte auch für die nächsten zwei bis drei Jahre bleiben werden“, sagt Jian Cui, Senior Produktmanager von Longi. „P-Typ-Zellen haben nicht nur das Potenzial für weitere Steigerungen der Wirkungsgrade. Sie sind vor allem eine ausgereifte Technologie, die sich in der Massenfertigung bewährt hat.“
Zwei Technologien in einem Modul
Jian Cui verweist darauf, dass Longi mit der p-Typ-PERC-Technologie immer wieder neue Wirkungsgradrekorde aufgestellt hat. Die jüngste Höchstleistung hat das Unternehmen aber mit einer sogenannten Heterojunctionsolarzelle erreicht. Dies sind Zellen, die auf kristallinen Siliziumwafern basieren. Diese werden mit einer dünnen Schicht aus amorphem Silizium ummantelt. Durch die doppelte Halbleiterstruktur erreicht die Solarzelle eine höhere Effizienz. Während der kristalline Teil das direkte Sonnenlicht nutzt, kann die amorphe Zellschicht das indirekte Sonnenlicht verwenden. Dadurch erreichen die Module auch ein besseres Schwachlichtverhalten.
Auf dieser Technologie basieren die neuen Module von Luxor Solar. Das bifaciale Ecoline HTJ Glas-Glas-Modul bringt es auf bis zu 480 Watt Leistung auf einer Fläche von 2,17 Quadratmetern. Damit erreicht Luxor eine Leistung von mehr als 221 Watt auf den Quadratmeter und eine Effizienz von 22,38 Prozent unter Standardtestbedingungen bei einer Sonneneinstrahlung von 1.000 Watt pro Quadratmeter. Selbst wenn die Sonne nur noch 200 Watt pro Quadratmeter liefert, erreicht das Modul eine Effizienz von immer noch 21,88 Prozent.
Mehr Stromernte von der Rückseite
Das gute Schwachlichtverhalten birgt noch einen weiteren Vorteil. Die sogenannte Bifacialität steigt. Das Modul kann das vom Untergrund reflektierte Licht auf der Rückseite effektiver nutzen. Zudem setzt Luxor auf n-Typ-Zellen. Diese Art der Zellen ermöglichen nicht nur eine höhere Effizienz. Sie verhindern auch Phänomene wie die potenzial- und lichtinduzierte Degradation (PID und LID), ein Grund für langfristig sinkende Modulleistung.
Auf die Heterojunction-Technologie mit ihrer hohen Effizienz setzt REC Solar schon länger. Auch das neue Alpha Pure ist ein solches Modul. Zusätzlich hat REC aber noch die Lücken zwischen den einzelnen Solarzellen eliminiert. Dadurch steigt nicht nur der Wirkungsgrad, sondern auch die Leistung bezogen auf die Fläche.
So bringt es REC bei einer Fläche von nur 1,85 Quadratmeter auf eine Leistung von bis zu 410 Watt. Das sind ebenfalls satte 219 Watt pro Quadratmeter. Zudem stellt REC die neuen Module komplett ohne Blei her, womit das Unternehmen einen der diesjährigen Intersolar-Awards gewonnen hat.
Fahrstuhl für Elektronen
Auf eine weitere Technologie setzt unter anderem IBC Solar. Das neue Modul der Franken ist mit Topcon-Zellen ausgestattet. Topcon steht für Tunnel Oxide Passivated Contact. Auch diese basieren auf einer n-Typ-Zelle und einer zusätzlichen p-dotierten Schicht, um den Elektronenfluss zu ermöglichen. Zwischen der Siliziumbasis und der p-dotierten Schicht wird aber noch eine Lage aus Siliziumdioxid aufgebracht, die als namensgebendes Tunneloxid fungiert.
Dieses Tunneloxid wirkt wie ein Fahrstuhl für die Elektronen aus der n-Typ-Zelle heraus in die p-dotierte Außenschicht, von wo sie weiter zum passivierten Rückseitenkontakt wandern. Dadurch sinken die Verluste innerhalb der Solarzelle, und es steigen Effizienz und Leistung der Module.
Der Vorteil dieser Technologie liegt in der Umsetzung in der Massenfertigung. „Denn die Zellhersteller müssen im Vergleich zu den vorherigen Mono-PERC-Zellen nur zwei weitere Fertigungsschritte in ihre Produktionslinien einfügen“, weiß Thomas Bartsch, Leiter des Produktmanagments bei IBC Solar. „Dadurch wird der Umstieg auf die neue Technologie relativ einfach möglich. Schließlich geht es nur um eine zusätzliche Behandlung der Waferoberfläche.“
Halbzellen sind Standard
Doch welche dieser Technologien sich schließlich am Markt durchsetzt, wird sich zeigen. IBC Solar hat zwar auch Module mit monokristallinen PERC-Zellen und Heterojunctionmodule im Portfolio. Doch derzeit setzt das Unternehmen verstärkt auf die Topcon-Technologie, da sie in der Massenfertigung gerade die Nase vorn hat. „Denn für die Zellhersteller ist der Umstieg auf die Heterojunction-Technologie ein größerer Aufwand als die Topcon-Technologie. Für die Modulhersteller ist dies weniger eine Herausforderung“, erklärt Thomas Bartsch.
Denn sie nutzen die Zellen aus der Industrie. Sie müssen die Verschaltung anpassen und vor allem die Zellen schneiden. Denn aufgrund der steigenden Zellgröße haben sich die Halbzellenmodule durchgesetzt. Dadurch müssen die Elektronen kürzere Wege zurücklegen, was die Effizienz erhöht. Zudem werden die Module in der Regel in zwei oder drei separat voneinander funktionierende Teile geteilt. Dadurch sind sie nicht mehr so anfällig gegen Verschattungen.
Auf das Zellwachstum vorbereiten
Grundsätzlich stehen die Modulhersteller derzeit vor der Frage, welche Zellgröße sich mittelfristig durchsetzt. So nutzt Longi für die neuen Module Solarzellen der Größe M10 mit einer Kantenlänge von 182 Millimeter. Der vorherige Standard waren 166 Millimeter große M6-Zellen. „Wir haben die technologische Entwicklung und die Grenzen detailliert und umfassend analysiert. Das Ergebnis dieser Analyse ist, dass die 182-Millimeter-Zelle derzeit die passende Größe für uns ist“, sagt Jian Cui.
Doch ob dies das Ende des Zellwachstums ist, steht nicht fest. Deshalb hat sich die Sonnenstromfabrik für mehr Flexibilität entschieden. Das Unternehmen wird noch in diesem Jahr seine neue Modulserie mit Heterojunction-Zellen herausbringen. Diese wird zunächst mit M10-Zellen auf den Markt kommen. „Langfristig sind wir aber der Meinung, dass es in Richtung eines Zellformats von 220 Millimeter Kantenlänge gehen wird“, prognostiziert Geschäftsführer Bernhard Weilharter.
Modulflächen bis 3,11 Quadratmeter
Der Maschinenpark des Unternehmens ist dafür gerüstet. Ob dann die Module noch größer werden, wird sich zeigen. Immerhin sind schon üppige Dimensionen erreicht. Das größte Modul der neuen Serie der Sonnenstromfabrik bringt es auf eine Fläche von gut 2,4 Quadratmeter.
Trina Solar hat mit dem neuen Vertex Modul sogar ein Paneel mit einer Fläche von fast 3,11 Quadratmeter im Portfolio. Entsprechend steigt auch das Gewicht des Moduls auf satte 33,9 Kilogramm. Für einen einzelnen Handwerker ist die kaum noch zu stemmen. Immerhin leistet das Modul 670 Watt, so dass damit in kurzer Zeit viel Solarleistung in-stalliert ist.
Doch es ist nicht nur die Handhabung, die mit den großen Modulen zur Herausforderung wird. „Vor allem im Segment der Dachanlagen fürs Gewerbe müssen auch die Montagesysteme angepasst werden“, erklärt Thomas Bartsch von IBC Solar. „Denn mit steigenden Modulgrößen und einem erkennbaren Trend hin zu dünneren Rahmen wird die Durchbiegung der Module bei gleichbleibenden Schnee- und Windlasten zur Herausforderung.“ Diese müssen dann über das Montagesystem abgefangen werden.
