Bifaziale Module ermöglichen einen höheren Ertrag auf derselben Fläche wie herkömmliche Solarmodule. Denn bei klassischen Modellen kann nur das Sonnenlicht genutzt werden, welches auf die Vorderseite fällt. Bifaziale PV-Module dagegen ermöglichen auch die Nutzung des Sonnenlichts auf der Rückseite. Wie das genau geschieht und welche Vorteile diese Module bieten, erfahren Sie in diesem Artikel.
Wir erklären im Detail den Aufbau bifazialer Solarmodule, die Kosten für die Anschaffung sowie Tipps für die praktische Nutzung.
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Was sind bifaziale Module?
Der Name bifazial kommt aus dem lateinischen und bedeutet ins Deutsche übersetzt so viel wie “zweigesichtig”. In unserem Fall wäre die Übersetzung zweiseitig allerdings treffender. Denn die Solarmodule ermöglichen die Aufnahme von Sonnenlicht sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite. Dadurch steigt auch den PV-Ertrag und Effizienz des Moduls erheblich.
Die Erfindung dieser Solarzellen wurde bereits in den 1960er-Jahren gemacht. Allerdings wurde die Technik zuerst exklusiv für die Raumfahrt verwendet und eroberte den privaten Photovoltaikmarkt erst in den 2000er-Jahren.
Wie sind bifaziale Solarmodule aufgebaut?
Bifaziale Module unterscheiden sich vom Aufbau her nicht besonders von den klassischen, einseitigen Modellen. Vorderseitig sind in der Regel monokristalline Solarzellen auf Siliziumbasis installiert, die für eine sehr effiziente Umwandlung des Sonnenlichts in Strom sorgen.
Die Rückseite der Module ist jedoch transparent und nicht wie sonst mit einer lichtundurchlässigen Folie ausgestattet. Zudem wird die Rückseite der Siliziumschicht aufpoliert und zusätzlich wird eine passivierende Schicht aufgetragen. Diese sorgt dafür, dass auch das Reflexionslicht auf der Rückseite des Solarmoduls zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Dafür sollte der Untergrund der Photovoltaikmodule das einfallende Licht möglichst gut reflektieren.
Aber auch ein Teil des Lichtspektrums, das sonst ungenutzt hindurchscheint, kann so wieder für die Stromerzeugung verwendet werden. Denn besonders das langwellige rote Licht der Sonne kann sonst nur schlecht von den Solarzellen verarbeitet werden. Das liegt daran, dass rotes Licht aufgrund der größeren Wellenlänge weniger Energie besitzt.
Was ist der Bifazilitäts-Faktor?
Jetzt könnte man meinen, dass man mit einem doppelseitigen Solarmodul seine Stromausbeute direkt verdoppelt. Leider ist es nicht ganz so einfach, denn die Lichtverarbeitung auf der Rückseite ist nicht so effektiv wie auf der Vorderseite. Der Bifazilitäts-Faktor gibt daher an, welchen Anteil der rückseitigen Einstrahlung zur Stromerzeugung verwendet werden kann. Bei modernen Modulen beträgt er etwa 75 – 90 %.
Zudem ist die Lichtstrahlung, die auf der Rückseite des PV-Moduls eintrifft, nicht mehr so stark wie das direkt eintreffende Sonnenlicht auf der Vorderseite. Denn durch Reflexion und Diffusion wird die Energie der Photonen geschwächt.
Welche Arten bifazialer Solarmodule gibt es?
Bifaziale Module können auf verschiedenen Herstellungsmethoden basieren. Am weitesten verbreitet sind die sogenannten PERC-Module. Diese bestehen aus kristallinen Solarzellen mit einer speziellen Beschichtung auf der Rückseite, diese erhöht den Wirkungsgrad. Der Bifazial-Faktor liegt hier bei ca. 70 %.
Es gibt aber auch bifazile Module mit HJT-Technologie (Heterojunction). HJT-Solarmodule sind eine Kombination aus kristallinen Solarzellen und Dünnschicht-Solarzellen. So kombinieren sie die Vorteile zweier Technologien. Mit dieser Technik können auch höhere Bifazial-Faktoren von bis zu 95 % erreicht werden.
Aber auch TOPCon-Module gibt es in bifazialer Ausführung. Die TOPCon-Solarzellen bestehen aus n-Typ-Solarzellen und kombinieren diese mit einer speziellen Oxidschicht, die für verbesserte Effizienz des Solarmoduls sorgt.
Effektivität und Ertrag von bifazialen PV-Modulen
Wie hoch der tatsächliche Ertrag von bifazialen Modulen wirklich ist, hängt nicht allein von den Solarmodulen ab. Auch der Standort, der Aufstellwinkel, die Reflexionsrate des Untergrunds sowie die vorherrschenden Wetterbedingungen spielen eine entscheidende Rolle.
Durch die beidseitig Aufnahme von Photonen kann aber auf jeden Fall von einem Zugewinn zwischen 5 – 30 % im Vergleich zu klassischen Modulen gerechnet werden.
Beispielrechnung mit einer 5-kWp-Anlage:
Eine Photovoltaik-Anlage mit 5 kWp Leistung produziert etwa 900 kWh pro installiertem kWp und Jahr.
5 × 900 kWh = 4.500 kWh
Setzt man stattdessen auf bifaziale Module, lässt sich der Ertrag deutlich steigern.
Bei nur 5 % mehr Effizienz:
900 kWh / 100 = 9
9 × 105 = 945
945 × 5 = 4.725 kWh
Bei 30 % mehr Effizienz:
900 kWh / 100 = 9
9 × 130 = 1170
1170 × 5 = 5.850 kWh
Im Normalfall wird der Zugewinn an Energie irgendwo zwischen den 5 – 30 % liegen, abhängig von den äußeren Umständen. Also auf jeden Fall eine lohnenswerte Investition.
Was sind die Vor- und Nachteile von bifazialen Modulen?
Jede Technologie hat ihre spezifischen Vor- und Nachteile und gerade bei bifazialen Modulen sollte man genau hinschauen, ob sie für die eigenen Ansprüche passend sind.
Vorteil | Nachteil |
wesentlich höherer Ertrag | höherer Anschaffungspreis |
längere Lebensdauer | spezielle Anforderungen an den Standort |
gutes Schwachlichtverhalten | Mehraufwand bei der Montage |
Was sind die Vorteile von bifazialen Modulen?
Bifaziale Solarmodule können sowohl direktes Sonnenlicht von der Vorderseite als auch reflektiertes Licht von der Rückseite absorbieren. Dadurch können sie mehr Strom erzeugen als einseitige Module, insbesondere in Gebieten mit hoher Reflexion des Bodens oder umgebenden Strukturen. Dadurch steigt ihre Leistung um bis zu 30 % im Vergleich zu einseitigen Modellen
Durch die beidseitige Beschichtung der Module mit Glas steigt die Lebensdauer der Solarzellen, denn dadurch sind weniger anfällig für UV-bedingte Alterungsprozesse. Oftmals gibt es auch eine längere Herstellergarantie auf diese Produkte.
Auch beim schwachem oder diffusem Licht, wie es oft abends oder bei bewölktem Himmel auftritt, können bifaziale Module noch gute Erträge liefern. Durch die beidseitige Aufnahme des einfallenden Lichts wird auch Schwachlicht bestmöglich zur Stromgewinnung genutzt.
Was sind die Nachteile von bifazialen Modulen?
Aufgrund der doppelten Absorptionsfläche und des komplexeren Designs sind bifaziale Solarmodule in der Regel teurer als einseitige Module. Dies führt zu höheren Investitionskosten, die möglicherweise nicht in jedem Fall gerechtfertigt sind. Besonders dann, wenn der Standort oder die Anwendung nicht von den Vorteilen der Technolgie profitiert.
Der Standort muss an die Module angepasst sein, damit die Vorteile der Technik genutzt werden können. Dafür müssen die PV-Module am besten senkrecht oder im Winkel aufgestellt werden. Andernfalls muss zumindest der Untergrund möglichst stark reflektierend sein, sonst geht viel Potenzial verloren.
bifaziale Module sind schwerer als herkömmliche Modelle, daher ist die Planung und Montage oft aufwendiger.
Für welche Standorte sind bifaziale Module sinnvoll?
Klassische Dach- und Fassaden-Anlagen, wie es sie auf Einfamilienhäusern häufig gibt, sind nicht optimal für bifaziale Module. Oft ist der Abstand zum Untergrund hier zu gering, um einen guten Ertrag auf der Rückseite zu gewährleisten. Ein nachträglicher Umbau der PV-Anlage ist mit hohem Aufwand verbunden und rechnet sich kaum.
Wann lohnen sich bifaziale Module?
Damit bifaziale Module ihre Vorteile ideal ausspielen können, gilt es bei der Standortwahl einiges zu beachten.
Denn beidseitige Photovoltaik-Module benötigen einigen Abstand zum Untergrund, damit auch genügend Licht an die Rückseite der Solarzelle gelangen kann. Auch eine hohe Reflexionsrate des Untergrunds kommt der Energieausbeute dabei zugute. Diese Reflexion wird als Albedowert bezeichnet.
Eine Wiese hat dabei einen Albedowert von ungefähr 15–20 %, während eine nackte Betonwand schon ca. 30 % aufweist. Eine weiß gestrichene Wand dagegen hat schon einen Albedowert von 60 – 80 %. Es lohnt sich also, den Untergrund entsprechend vorzubereiten, wenn das möglich ist.
Am besten geeignet sind bifaziale PV-Module für frei stehende Solaranlagen auf Ständern oder aber Konstruktionen mit Aufstellwinkel auf Flachdächern. Hier ist der Abstand groß genug und der Untergrund des Daches kann gegebenenfalls angepasst werden. Auch lichtdurchlässige Garagen wie Carports oder mit Glas überdachte Terrassen sind sinnvolle Standorte.
Welche Ausrichtung der Module sollte man wählen?
Bifaziale PV-Module sind besonders in Regionen mit einem Breitengrad von über 40 Grad effizient, denn hier steht die Sonne etwas tiefer.
Um eine optimale Ausnutzung des Sonnenlichts zu erreichen, sollte man eine Ausrichtung nach Süden mit einem Neigungswinkel von ca. 30 Grad wählen. So kann die starke Sonneneinstrahlung am Mittag besonders effektiv genutzt werden. Dann sollte aber der eigene Stromverbrauch mittags am höchsten sein, oder ein Stromspeicher angeschafft werden.
Auch eine vertikale Installation mit Ausrichtung nach Ost-West ist empfehlenswert, denn so kann eine gleichmäßigere Stromerzeugung gewährleistet werden. Die Sonne wandert im Laufe des Tages von Osten nach Westen und bescheint so beide Seiten gleichmäßig.
Gerade dann, wenn der eigene Stromverbrauch eher in den Morgen- und Abendstunden stattfindet und kein Stromspeicher vorhanden ist, sollte man diese Option wählen.
Hersteller von bifazialen PV-Modulen
Wir haben einen kleinen Preisvergleich durchgeführt und verschiedene Angebote im Internet für Sie verglichen.
Hersteller | Bezeichnung | Leistung | Preis | Preis pro kwP |
Trina | Bifazial 435Wp NEG9RC.27 | 435 W | 119 € | 273 € |
Jinki | JKM430N-54HL4R-BDV 430W bifazial N-type monokristalin | 430 W | 84 € | 195 € |
HT SAAE | Solarmodul bifazial 410W | 410 W | 204 € | 497 € |
HT SAAE | Bifazial Solarmodul I Monokristallin | 410 W | 129 € | 314 € |
Was kosten bifaziale Solarmodule?
Bifaziale-Solarmodule kosten zwischen 200 und 450 € pro kWp (Kilowattpeak), während klassische Module bei 200 bis 300 € pro kWp liegen.
Solarmodule mit bifazialer Technik sind in der Regel etwas teurer als klassische Modelle, denn die Herstellung ist komplexer. Vereinzelt gibt es aber auch Angebote, die den Preisen normaler Solarmodule entsprechen, ein genauer Preisvergleich lohnt sich.
Um eine 10 kWp PV-Anlage mit bifazialen Modulen auszustatten, sollten Sie also 2.000 bis 5.000 € für die bifazialen Solarmodule einkalkulieren. Dazu kommen die Kosten für den notwendigen Wechselrichter sowie die Verkabelung der Solaranlage und den Stromspeicher. Dieser ist zwar optional, aber sehr empfehlenswert. Außerdem kommen noch Montage- und Installationskosten hinzu.
Als groben Richtwert kann man zwischen 25.000 – 30.000 € für eine komplette 10 kWp Solaranlage rechnen.
Sind bifaziale Module besser?
Bifaziale Solarmodule haben auf jeden Fall eine höhere Effizienz bei der Stromerzeugung als alle anderen Technologien, die nur einseitig arbeiten. Es gibt bifaziale PV-Module aber auch in der Kombination mit anderen Technologien wie PERC, HJT und TOPCon. Welche Module am besten passen, hängt von Ihrer individuellen Situation ab.
Fazit
Bifaziale Solarmodule sind eine tolle Entwicklung und können den Ertrag ihrer Solaranlage deutlich ansteigen lassen. Keine andere Technik ermöglicht so hohe Wirkungsgrade.
Allerdings muss man im Vorfeld überprüfen, ob solche Module für die eigenen Voraussetzungen passend sind. Denn in manchen Fällen lohnen sich die Mehrkosten nicht, wenn sich die Vorteile der Technologie aufgrund des Standortes nicht nutzen lassen.