EN
Optische Klarheit und strukturelle Integrität: Eisenarmes gehärtetes Solarglas
Wie eisenarmes Glas die Lichtdurchlässigkeit verbessert (91–94 %)
Glas in Standard-Solarpanels wird mit Eisenoxiden im Glas hergestellt, wodurch das Glas eine grünliche Tönung erhält und einen Teil des Sonnenlichts absorbiert. Dadurch wird sichtbares Licht um etwa 15 % absorbiert. Wenn Hersteller kieselsäurearmes Glas verwenden, wird der Eisengehalt auf < 0,01 % reduziert, und die Absorption von sichtbarem Licht verbessert sich auf 91–94 %. Diese Verbesserung um 6 bis 9 % ist bei der Energieerzeugung signifikant. Studien haben nachgewiesen, dass Module für jede 1-%-Verbesserung der Lichtdurchlässigkeit 0,5 bis 0,8 % mehr Leistung erzeugen können. Was macht diese Module also durchsichtiger? Der Quarzsand, der bei der Herstellung verwendet wird, wurde so aufbereitet, dass die Verunreinigungen entfernt werden, die farbige Störungen („Disco-Farben“) verursachen und die Effizienz der Module beeinträchtigen können. Kieselsäurearmes, hochdurchlässiges Glas bietet einen Leistungsvorteil und fängt jedes verfügbare Photon ein. Deshalb sind viele Experten der Ansicht, dass kieselsäurearmes Glas für eine optimale Leistung unverzichtbar ist.
Vorteile von Einscheibensicherheitsglas: Schlagfestigkeit, thermische Stabilität und Sicherheit
Thermisch vorgespanntes Solarmodulglas wird durch einen Prozess hergestellt, bei dem das Glas auf etwa 620 Grad Celsius erhitzt und anschließend kontrolliert abgekühlt wird. Dieser Prozess erzeugt Druck auf der Oberfläche, wodurch das Glas etwa viermal fester wird und Hagelimpact mit Geschwindigkeiten bis zu 90 km/h aushält – ein Wert, der die Anforderungen der IEC-61215-Norm übertrifft. In einem Feldtest, der letztes Jahr durchgeführt wurde, zeigten Module aus vorgespanntem Glas eine um 78 % geringere Rate an beschädigten Modulen im Vergleich zu Modulen aus Standardglas. Vorgespanntes Glas bewährte sich zudem bei extremen Temperaturen zwischen −40 und 85 Grad Celsius, ohne dass Risse infolge thermischer Spannung entstehen. Auch im Falle eines Bruchs bietet dieses Glas ein sichereres Ergebnis: Statt wie gewöhnliches Glas scharfe, gezackte Splitter zu bilden, zerbricht vorgespanntes Glas in zahlreiche kleine Stücke, die für Monteure und Servicepersonal, die das Glas installieren oder warten, weniger gefährlich sind. Vorgespanntes Glas ist daher eine ausgezeichnete Wahl für Solarmodule, die über längere Zeit harschen und extremen Wetterbedingungen ausgesetzt sind.
Fortgeschrittene Oberflächentechnik: Selbstreinigende und entspiegelnde Beschichtungen für Solarglas
Nanostrukturierte AR-Beschichtungen: Transmissionsgrad über 96 % für alle Wellenlängen des PV-Spektrums
Entspiegelungsbeschichtungen sind ein Phänomen einer AR-Beschichtung, die zur Reduzierung außergewöhnlicher Reflexionen an der Glasscheibe von Solarmodulen eingesetzt wird und auf dem Prinzip der destruktiven Interferenz beruht. Diese nanostrukturierten AR-Beschichtungen sind so gestaltet, dass sie als photonische Kristalle oder Nano-Glas fungieren, um die einfallende Sonnenstrahlung zu lenken und die Menge der auf die photovoltaischen Zellen an der Rückseite der Glasscheibe gerichteten Strahlung zu erhöhen sowie die durch das Glas hindurchtretende Sonnenstrahlung zu steigern. Die für die Energieumwandlung durch die photovoltaischen Zellen relevante Sonnenstrahlung umfasst den Wellenlängenbereich von 300 bis 1200 Nanometern. Unbehandeltes Glas reflektiert etwa 8 % der einfallenden Sonnenstrahlung, während mit AR-Beschichtungen versehenes Glas weniger als 2 % der einfallenden Sonnenstrahlung reflektiert. Diese Beschichtungen führen zudem zu erheblichen Leistungsverbesserungen während jener Tageszeiten, zu denen die Solarmodule tief am Horizont stehen, bedingt durch die schräge Einstrahlung der Sonne. Photokatalytische TiO₂- + hydrophile Hybridbeschichtungen reduzieren Verschmutzungsverluste um 15–30 %.
Selbstreinigende Oberflächen entstehen durch die Mischung von photokatalytischem Titandioxid (TiO₂) mit hydrophilen Beschichtungen. Hydrophile Beschichtungen ermöglichen es Wasser, sich gleichmäßig über eine Oberfläche zu verteilen; unter UV-Licht katalysiert TiO₂ den Abbau organischer Verunreinigungen. Die kombinierten Effekte dieser beiden Oberflächeneigenschaften führen zur Entfernung von Verunreinigungen. Branchenstudien aus dem Jahr 2023 belegen, dass diese Zweikomponenten-Beschichtung den durch Verschmutzung verursachten Wirkungsgradverlust jährlich um 15–30 % senkt.
Beschichtungstyp Funktion Leistungssteigerung
Antireflexionsbeschichtung Minimiert Lichtreflexion >96 % Transmissionsgrad
TiO₂-hydrophil Zersetzt Schmutzpartikel und ermöglicht Spülen 15–30 % Reduktion des Verschmutzungsverlusts
UV-Beständigkeit und Umweltresistenz von Solarglas
Während der Betriebszeit eines Solarmoduls schützt das Glas die Solarzellen vor UV-Strahlung, extremen Temperaturen und Umwelteinflüssen. Glas, das nicht speziell für den Einsatz in Solarmodulen entwickelt wurde, wird durch UV-Bestrahlung trüb. Die UV-Bestrahlung führt zudem zur Bildung von Mikrorissen im Glas. Jedes Jahr verringert sich dadurch die Lichtdurchlässigkeit des Glases um etwa 0,5 %. Aktuelle gehärtete Gläser mit geringem Eisengehalt und Ceriumoxid, das gleichmäßig im Glas verteilt ist, stehen mittlerweile zur Verfügung. Diese Gläser behalten über die gesamte Lebensdauer des Moduls (25 Jahre) nahezu konstant eine Lichtdurchlässigkeit von ca. 92 % bei. Die Schutzschichten des Solarmoduls gewährleisten während der gesamten Betriebszeit eine optimale Leistung.
Die Umweltbeständigkeit von Glasmodulen umfasst neben dem UV-Schutz weitere Merkmale wie:
Beständigkeit gegen thermischen Schock: Die Beständigkeit gegen thermischen Schock ermöglicht Temperaturwechsel von −40 bis +120 Grad Celsius ohne Mikrorisse
Feuchtigkeitssperre: Wasserdampfdurchlässigkeit (WVTR) < 0,01 g/m²/Tag, wodurch galvanische Korrosion an in das Glas eingebetteten Legierungen verhindert wird
Einschlag durch Hagel: Die Glasmodule sind nach der IEC-61215-Norm für Hagelkörner mit einem Durchmesser von 25 mm zertifiziert, die mit einer Geschwindigkeit von 23 m/s auf das Glas treffen
Die Konstruktion der Module gewährleistet einen Leistungsverlust von weniger als 0,3 % pro Jahr. Daher ist bekannt, dass nach 30 Jahren die Mehrheit der Module – auch an besonders anspruchsvollen Standorten wie Wüsten, salzhaltigen Küstengebieten oder Küstenstädten – weiterhin funktionsfähig ist und mindestens 85 % der ursprünglichen Leistungsabgabe aufweist. Was Hersteller früher als „Glaschutz“ bezeichneten, hat sich heute zu fortschrittlicheren Merkmalen bei Solarmodulen entwickelt, wie etwa einer verbesserten Systemleistung und einer längeren Lebensdauer.
Häufig gestellte Fragen
Welche Bedeutung hat Eisenglas in Solarpanelen?
Da Glas mit niedrigem Eisengehalt eine höhere Transmission sichtbaren Lichts sowie eine erhöhte Effizienz bei der Solarenergieerzeugung im Vergleich zu gewöhnlichem Glas aufweist.
Welche Vorteile bietet Einscheibensicherheitsglas (ESG) in Solarmodulen?
Da Einscheibensicherheitsglas (ESG) deutlich fester ist als gewöhnliches Glas, erhöhen dessen Wärme- und Schlagfestigkeit sowie Bruchsicherheit die Sicherheit und verlängern die Nutzungsdauer der Solarmodule. Welchen Zweck erfüllt die entspiegelnde Beschichtung auf Solarmodulen?
Der Zweck der entspiegelnden Beschichtung besteht darin, die Effizienz von Solarmodulen zu steigern, indem die Menge an Sonnenlicht verringert wird, die von den Photovoltaikzellen reflektiert wird.
Welchen Zweck erfüllt Titandioxid (TiO₂) in Solarmodulen?
Titandioxid (TiO₂) gilt als selbstreinigend, was sich vorteilhaft auf die Reduzierung von Verschmutzungsverlusten auswirkt, da der Abbau organischer Substanzen den Wasserreinigungsprozess unterstützt.