Glas-Glas Module

Ein wichtiger Trend auf der Intersolar 2013 waren kristalline Glas-Glas Module, die bei mehreren Modulherstellern präsentiert wurden und inzwischen am Markt verfügbar sind.

Bei zunehmender Bedeutung von Eigenverbrauch, Stromspeichern und weiter sinkender Einspeisevergütung, nimmt die Bedeutung von nachhaltigen und langlebigen Modulkonzepten stetig zu. Photovoltaikanlagen werden heute für deutlich längere Zeiträume als 20Jahre EEG Vergütung konzipiert und ausgelegt.

Was ist der Vorteil dieser Modultechnologie?

Da Glas nicht nur eine gute Transparenz für das Sonnenlicht, sondern gleichzeitig einen sehr guten Schutz der Solarzellen vor Witterungseinflüssen garantiert, wurden auch schon in der Vergangenheit Glas-Glas Module produziert. Dabei kamen Gläser von bis zu 6mm Stärke und entsprechend hohem Gewicht zum Einsatz.

Aus Gewichts- und Kostengründen haben sich in den letzten Jahren mehrheitlich Glas-Folie Module durchgesetzt. Die verwendeten Folien – z.B. Tedlar – weisen eine gute Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse auf. Dennoch unterliegen sie im Gegensatz zu Glas einer langsamen Alterung. Geringe Mengen an Feuchtigkeit diffundieren durch die Folie und führen zu einer langsamen Degradation der Solarzellen.

Glas auf Vorder- und Rückseite stellt einen deutlich besseren Langzeitschutz gegen Witterungseinflüsse dar, da Glas als anorganisches Material nicht durch Ozon, Feuchtigkeit oder UV-Licht altert.

Aus Kostengründen werden immer dünnere Siliziumwafer für die Produktion der Solarzellen verwendet. Sie werden daher auch immer empfindlicher für die Bildung von unsichtbaren Mikrorissen sind. Kritische Mikrorisse führen zu einer schleichenden Leistungsminderung.

Bei Glas-Folien Modulen führt jede Durchbiegung bei Wind, Schnee oder beim Transport bei zu Zug- und Druckspannungen in der Solarzelle, je nachdem in welche Richtung die Durchbiegung des Glas-Folienmoduls erfolgt.

Glas-Glas Module, bei denen auf Vorder- und Rückseite vorgespanntes Sicherheitsglas zum Einsatz kommt, bieten hier einen entscheidenden Vorteil gegenüber dem Glas-Folie Konzept.

Da die Zellen genau in der Mitte zwischen zwei gleichdicken Scheiben von Sicherheitsglas eingebettet sind, treten bei einer Durchbiegung des Moduls, keine Zug- oder Druckspannungen auf, die Mikrorisse verursachen würden. Die spannungsfreie Durchbiegung führt zu keiner Schädigung der Zellen. Dadurch sind Glas-Glas Module deutlich langlebiger und belastbarer als herkömmliche Glas-Folie Module.

Befinden sich die Solarzellen zwischen zwei Glasscheiben geschützt in der neutralen Zone, können Sie gefahrlos gebogen werden, ohne dass kritische Mikrorisse entstehen.

Inzwischen sind seitens der Glasindustrie sehr dünne vorgespannte Sicherheitsgläser mit einer Stärke von nur 2mm verfügbar. Das Gewicht ist also mit einem Glas-Folie Modul mit einem 4mm Frontglas vergleichbar.

Glas-Glas Module sind eine qualitativ hochwertige und extrem langlebige Alternative zu den herkömmlichen Glas-Folie Modulen.

Das Grundprinzip lässt sich auch an einem Alltagsbeispiel verdeutlichen. Wenn man ein Streichholz durbrechen will, treten an der Unterseite Druckspannungen auf – die Holzfasern werden gestaucht! An der Oberseite treten Zugspannungen auf, die dazu führen dass das Streichholz immer zuerst an der Oberseite bricht, da die Holzfasern empfindlich auf Zugspannung sind.

Schematischer Aufbau kristalliner Module Glas-Folie und Glas-Glas Modul

Aufbau eines Glas-Folie und eines Glas-Glas Moduls
Bildquelle: www.lehrbuch-photovoltaik.de

Beim Glas-Glas Modul sind die Solarzellen beim Modulaufbau genau in der Mitte zwischen zwei gleichdicken Scheiben aus Sicherheitsglas integriert.

 

Spannungsfreie Verformung im Bereich der neutralen Faser

Die Solarzellen sind bei einem Glas-Glas Modul geschützt in der neutralen Zone prositioniert
x = neutrale Faser, Bildquelle: Wikipedia – Neutrale Faser

Bei der Durchbiegung des Moduls beim Transport, bei der Installation sowie während der gesamten Lebensdauer durch Wind- und Schneelasten treten bei Glas-Folie Modulen an der Außenseite Zugspannungen sowie bei Durchbiegung in die entgegengesetzte Richtung an der Innenseite Druckspannungen auf, die Mikrorisse in den Zellen verursachen können.
Bei Glas-Glas Modulen befinden sich die Zellen in der geschützten spannungsfreien neutralen Zone.

 

Solarworld Video zur Demonstration der Belastbarkeit von Glas-Glas Modulen