Dachflächen mit Teilverschattung, ungünstiger Ausrichtung oder extremen Neigungswinkeln galten bislang eher als unattraktive Standorte für Photovoltaikanlagen. Dank der Fortschritte in der Dünnschicht-Modultechnologie sind diese Vorurteile inzwischen allerdings überholt. CIS-Solarmodule aus Kupfer, Indium und Selen spielen ihre Stärken selbst unter ungünstigen Bedingungen aus und erzielen Erträge, die mit herkömmlichen Photovoltaikmodulen bisher nicht möglich waren. Hannes Schneider – Technical Sales Engineer bei der Solar Frontier Europe GmbH – hat zu dieser Thematik folgenden Gastbeitrag für CleanThinking.de verfasst.
CleanTech & Solarenergie News / Grünwald. Bisher konzentrierten sich Anlagenplaner und Investoren vorwiegend auf Dächer mit Südausrichtung, die eine optimale Sonneneinstrahlung und demzufolge die höchsten erwarteten Erträge bieten. In der Realität erfüllt allerdings nicht jedes Dach diese idealen Voraussetzungen. Viele Dachflächen sind beispielsweise nach Osten bzw. Westen ausgerichtet oder von Schattenwurf durch Bäume, Schornsteine und benachbarte Häuser betroffen. Hohe Temperaturen, Nebel, Wolken und Verschmutzung sind ebenfalls Faktoren, die die Erträge einer Solaranlage verringern können.
Unter diesen ungünstigen Bedingungen stoßen gerade kristalline Solarmodule schnell an ihre Grenzen und liefern lediglich sehr geringe Erträge. Eine lohnende Alternative bieten Dünnschichtmodule mit einer photovoltaischen Schicht aus Kupfer, Indium und Selen (abgekürzt CIS), die nun auch Dächer mit ungünstigen Voraussetzungen für die Gewinnung von Solarenergie interessant machen: Aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften erzielen CIS-Module selbst unter schwierigen Bedingungen Erträge, die eine PV-Anlage zu einer attraktiven Investition machen.
Stark bei Schwachlicht
Ein entscheidender Vorteil der CIS-Dünnschichtmodule von Solar Frontier ist ihr gutes Schwachlichtverhalten, das vor allem bei nicht nach Süden orientierten Dächern zum Tragen kommt. Durch diese Eigenschaft erzielen die Module selbst bei ungünstigen Lichteinfall-Winkeln, wie sie etwa in den Morgen- und Abendstunden sowie im Herbst und Winter herrschen, eine hohe Energieausbeute. Dies gilt ebenso für diffuses Licht, etwa bei Nebel oder starker Bewölkung.
Im Gegensatz zu anderen Technologien können CIS-Module ein breiteres Lichtspektrum nutzen. Dadurch erzeugen sie selbst dann noch Strom, wenn amorphe oder kristalline Siliziummodule die Energieproduktion bereits eingestellt haben.
Hohe Schattentoleranz
CIS-Module sind deutlich unempfindlicher gegenüber Schatten als kristalline Module. Gerade bei Siliziummodulen können Schattenwurf oder eine teilweise Abdeckung durch Schmutz oder Laub dazu führen, dass das komplette Modul oder sogar der gesamte String ausfällt. Grund hierfür ist die Serienverschaltung der Solarzellen in einem Modul sowie die Aneinanderreihung mehrerer Module zu einem String.
Bei CIS-Modulen sind die Verluste durch Schatten deutlich geringer, da nur der Modulteil ausfällt, der bedeckt oder verschattet ist. Dies liegt am Aufbau der CIS-Module: Sie bestehen aus langen streifenartigen Zellen. Aufgrund dieser Form fällt nur die betroffene Fläche des Moduls aus, der Rest produziert weiter Solarenergie.
Praktisches Beispiel: Erfahrung eines Hauseigentümers
Die hohe Schattentoleranz ist vor allem bei privaten Dachanlagen wichtig, die aufgrund benachbarter Häuser, Bäume oder Schornsteine oft vorübergehend im Schatten liegen. Hausbesitzer Peter Fischer aus Gräfelfing bei München dachte beispielsweise lange, dass sein Ost/West-Dach, das von benachbarten Bäumen verschattet wurde, nicht für eine Photovoltaik-Anlage geeignet sei. Die CIS-Technologie überzeugte ihn jedoch vom Gegenteil. Im Mai 2012 ließ er eine Photovoltaikanlage mit 84 Modulen installieren, die jährlich etwa 10.200 Kilowattstunden Solarstrom produzieren und demzufolge knapp 10.000 Kilogramm CO2 einsparen soll. Bislang haben die gemessenen Erträge diese Erwartungen sogar übertroffen.
Umweltfreundliche Produktion bei Solar Frontier
Durch den Verzicht auf Cadmium und Blei werden keine umweltbelastenden Materialien in den Modulen verarbeitet. Solar Frontier ist damit einer der wenigen PV Modulhersteller, der die strenge RoHS-Richtlinie (Restriction of Hazardous Substances) zur Beschränkung gefährlicher Stoffe einhält. Zudem setzt das Unternehmen bei der Herstellung auf einen verantwortungsvollen Umgang mit Rohstoffen. Dies wird durch kurze Produktionsprozesse und einen extrem geringen Rohstoffaufwand besonders im Vergleich zur Herstellung von Siliziummodulen (in etwa dem Verhältnis 1 zu 100) sichergestellt.
Fazit: Der technologische Fortschritt im CIS-Dünnschicht-Bereich macht auch Dächer mit eher ungünstigen Voraussetzungen für die Gewinnung von Solarstrom interessant, da CIS-Module sogar unter schwierigsten Bedingungen hohe Erträge liefern. Damit können künftig auch Ost-West-Dächer, verschattete Dachflächen oder Regionen mit hohen Anteilen an Schwachlicht eine erhebliche Rolle bei der Erzeugung von Solarstrom spielen.
Weitere Beispiele, welche Erträge sich mit CIS-Modulen erzielen lassen, sowie zusätzliche Informationen zu Solar Frontier können Sie hier finden.