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Solarmodul


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Solarmodul

Ein Solarmodul ist eine Anwendung der Photovoltaik und wandelt Strahlungsenergie in elektrische Energie um. Als wichtigste Bauelemente enthält es Solarzellen . Das Solarmodul wird durch seine elektrischen Anschlusswerte charakterisiert. Diese hängen von der der Solarzellen innerhalb des Moduls ab. Das wird einzeln oder zu Gruppen verschaltet in Photovoltaikanlage betrieben.

Um den vielfältigen Anforderungen bei der einer solchen Anlage für solar erzeugten Strom zu werden werden die Solarzellen in einem aus mehreren Materialien und Bauteilen eingebettet. Dieser erfüllt folgende Zwecke:

  • Erzeugung von elektrischer Energie
  • praxisgerechte elektrische Anschlussmöglichkeit
  • Schutz der spröden Solarzelle vor mechanischen
  • Schutz vor Witterungseinflüssen
  • Berührungsschutz der elektrisch leitenden Bauteile
  • einfache Handhabungs- und Befestigungsmöglichkeit

Es gibt verschiedene Bauformen von Solarmodulen verschiedenen Arten von Solarzellen. Im folgenden wird des weltweit am häufigsten eingesetzten Modultyps der erklärt.

Inhaltsverzeichnis

Aufbau eines typischen Solarmoduls

  • die Vorderseite ist eine Glasscheibe (meist so genanntes ESG (Einscheiben-Sicherheits-Glas))
  • darauf folgt eine transparente Kunststoffschicht ( EVA Ethylen-Vinylacetat) in der die Solarzellen eingebettet
  • mono- oder polykristalline Solarzellen die verbunden durch Lötbändchen elektrisch miteinander sind

  • Rückseitenkaschierung mit einer witterungsfesten Kunststoffverbundfolie aus (Tedlar) und Polyester
  • Anschlussdose mit Freilaufdiode (auch Bypass- Diode genannt Erläuterung siehe unten) und elektrischer
  • Aluminiumprofil-Rahmen zum Schutz der Glasscheibe bei Handling und Montage für einfache Befestigungsmöglichkeiten durch Befestigungssysteme Versteifung des Verbundes

Herstellung eines Solarmoduls

Die Fertigung eines Solarmoduls erfolgt weitgehend der optisch aktiven Seite nach unten. Als wird ein entsprechendes Glas gereinigt und bereitgelegt. dieses kommt dann eine zugeschnittene Bahn EVA-Folie. Solarzellen werden mittels Lötbändchen zu einzelnen Strängen verbunden und auf Scheibe mit der EVA-Folie exakt positioniert. Nun die Querverbinder die die einzelnen Stränge miteinander und zum Ort der Anschlussdose führen positioniert verlötet. Danach wird alles nacheinander mit einer EVA-Folie und einer Tedlarfolie bedeckt. Als nächster erfolgt das Laminieren des Moduls bei einem und ca. 150 °C. Beim Laminieren bildet aus der bis dahin milchigen EVA-Folie eine dreidimensional vernetzte und nicht mehr aufschmelzbare Kunststoffschicht der die Zellen nun eingebettet sind und fest mit der Glasscheibe und der Rückseitenfolie ist. Nach dem Laminieren werden die Kanten die Anschlussdose wird gesetzt und mit den bestückt. Nun wird das Modul noch gerahmt und nach seinen elektrischen Werten klassifiziert und verpackt.

Technische Merkmale

Die Daten eines Solarmoduls werden genauso die Daten einer Solarzelle für standardisierte Testbedingungen angegeben (siehe dort).

gebräuchliche Abkürzungen für die Bezeichnungen sind

  • SC: Short Circuit - Kurzschluss
  • OC: Open Circuit - Leerlauf
  • MPP: Maximum Power Point - Betriebspunkt Leistung

Die Kennwerte eines Solarmoduls sind

  • Leerlaufspannung <math>U_{OC}</math>
  • Kurzschlussstrom <math>I_{SC}</math>
  • Spannung im bestmöglichen Betriebspunkt <math>U_{MPP}</math>
  • Strom im bestmöglichen Betriebspunkt <math>I_{MPP}</math>
  • Leistung im bestmöglichen Betriebspunkt <math>P_{MPP}</math>
  • Füllfaktor <math>FF</math>
  • Koeffizient für die Leistungsänderung mit der Zelltemperatur
  • Modulwirkungsgrad <math>\eta</math>

Da eindringende Feuchtigkeit durch Korrosionserscheinungen die Lebensdauer eines Moduls stark verkürzen und zudem evtl. einen elektrisch leitenden Kontakt den stromdurchflossenen Bauteilen des Solarmoduls ermöglicht sind Randabstände äußerst wichtig.

Die Freilauf- oder Bypass-Diode

Die Freilaufdiode dient bei Teilverschattungen des zum Schutz der verschatteten Zellen. Wird ein verschattet so schieben die nicht verschatteten Zellen Strom durch die verschatteten die jetzt nur als elektrische Verbraucher arbeiten. Damit erwärmen sich nicht aktiven Zellen und es kann bei hoher Belastung sogar zur Zerstörung von Zellen Um sich davor zu schützen wird das in mehrere Bereiche eingeteilt (ca. 20 Zellen Serie) von denen jeder mit einer Diode ist. Findet in einem solchen Bereich eine statt geht der Strom den Weg des Widerstandes und fließt über die Diode statt die Solarzellen.

weitere Arten von Solarmodulen

  • laminierte Glas-Glas-Module
  • Glas-Glas-Module in Gießharztechnik
  • Dünnschicht-Module (CdTe CIS)
  • Fluoreszens-Kollektor
    Dieser stellt eine besondere Nutzung von Solarzellen Hier wird die einfallende Strahlung in einer eingefangen. Der Kunststoff ist mit fluoreszierenden Farbstoffen dotiert . Die Solarstrahlung wird vom Farbstoff absorbiert regt diesen zum Leuchten an. Die dabei langwelligere Strahlung verläßt die Platte hauptsächlich an Stirnseite an allen anderen Seiten wird sie Totalreflexion oder Spiegelung weitestgehend im Material gehalten. Die entsprechende wird mit Solarzellen bestückt die optimal auf durch den Farbstoff emittierte Wellenlänge abgestimmt werden Duch das Stapeln mehrer verschiedener Kunststoffplatten die auf einen anderen Wellenlängenbereich optimiert werden kann Wirkungsgrad erhöht werden.

(bitte um Mithilfe ...)

Recycling

(bitte um Mithilfe ...) Zu diesem Thema erscheint etwa im 2004 eine Studie der Ökopol GmbH - für Ökologie und Politik Hamburg http://www.oekopol.de erstellt im Auftrag des Umweltbundesamtes Berlin

Solarmodul von BP an einer Autobahnbrücke

Modulhersteller (Auswahl)


Siehe auch: Modul



Bücher zum Thema Solarmodul

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