Die Photovoltaikbranche erlebt derzeit eine Revolution in puncto Effizienz und Zuverlässigkeit, angeführt von bifazialen Doppelwellen-Solarmodulen (allgemein bekannt als bifaziale Doppelglasmodule). Diese Technologie verändert den technischen Weg und die Anwendungsmuster des globalen Photovoltaikmarktes, indem sie Strom durch Absorption von Lichtenergie von beiden Seiten der Komponenten erzeugt und dies mit den erheblichen Haltbarkeitsvorteilen von Glasverpackungen kombiniert. Dieser Artikel analysiert eingehend die Kerneigenschaften, den praktischen Anwendungswert sowie die zukünftigen Chancen und Herausforderungen bifazialer Doppelglasmodule und zeigt, wie diese die Photovoltaikbranche zu höherer Effizienz, niedrigeren Kosten pro Kilowattstunde und breiterer Anpassungsfähigkeit an verschiedene Szenarien führen.
Technische Kernfunktionen: Ein doppelter Sprung in Effizienz und Zuverlässigkeit
Der besondere Reiz des bifazialen Doppelglasmoduls liegt in seiner bahnbrechenden Stromerzeugungskapazität. Anders als bei herkömmlichen einseitigen Modulen kann die Rückseite das vom Boden reflektierte Licht (z. B. von Sand, Schnee, hellen Dächern oder Zementböden) effektiv einfangen und so für eine deutlich höhere Stromerzeugung sorgen. In der Branche wird dies als „doppelseitige Verstärkung“ bezeichnet. Derzeit liegt das bifaziale Verhältnis (das Verhältnis der Stromerzeugungseffizienz auf der Rückseite zu der auf der Vorderseite) gängiger Produkte im Allgemeinen bei 85 bis 90 %. In stark reflektierenden Umgebungen wie Wüsten kann die rückseitige Verstärkung der Komponenten beispielsweise die Gesamtstromerzeugung um 10 bis 30 % steigern. Gleichzeitig erzielen Komponenten dieses Typs unter Bedingungen geringer Einstrahlung (z. B. an Regentagen oder am frühen Morgen und späten Abend) eine bessere Leistung und ermöglichen eine Leistungssteigerung von über 2 %.
Innovationen bei Materialien und Strukturen sind der Schlüssel zur Unterstützung effizienter Stromerzeugung. Fortschrittliche Batterietechnologien (wie N-Typ TOPCon) treiben die Leistung der Komponenten weiter in die Höhe, und Mainstream-Produkte haben den Bereich von 670–720 W erreicht. Um den Verlust durch Frontabschattung zu reduzieren und die Stromsammeleffizienz zu verbessern, hat die Branche kornlose Designs (wie die 20BB-Struktur) und verfeinerte Drucktechnologien (wie Stahlsiebdruck) eingeführt. Auf Verpackungsebene bietet die Doppelglasstruktur (mit Glas auf Vorder- und Rückseite) hervorragenden Schutz und hält die Dämpfung der Komponente im ersten Jahr unter 1 % und die durchschnittliche jährliche Dämpfungsrate unter 0,4 %, was herkömmlichen Einzelglaskomponenten weit überlegen ist. Um das hohe Gewicht von Doppelglasmodulen (insbesondere großen) zu bewältigen, wurde eine leichte, transparente Rückseitenfolie entwickelt, mit der das Gewicht von Modulen der Größe 210 auf unter 25 Kilogramm reduziert und die Installationsschwierigkeiten deutlich verringert werden konnten.
Die Anpassungsfähigkeit an Umweltbedingungen ist ein weiterer großer Vorteil des doppelseitigen Doppelglasmoduls. Seine robuste Doppelglasstruktur verleiht ihm eine hervorragende Wetterbeständigkeit und widersteht effektiv elektropotentialinduzierter Dämpfung (PID), starker UV-Strahlung, Hagelschlag, hoher Luftfeuchtigkeit, Salzsprühkorrosion und drastischen Temperaturunterschieden. Durch den Bau von Demonstrationskraftwerken in verschiedenen Klimazonen weltweit (z. B. in Gebieten mit großer Kälte, starkem Wind, hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit) überprüfen Komponentenhersteller kontinuierlich deren langfristige, stabile Betriebsfähigkeit in extremen Umgebungen.
Anwendungsvorteile: Förderung der wirtschaftlichen Verbesserung von Photovoltaikprojekten
Der Wert beidseitiger Doppelglasmodule zeigt sich letztlich in der Wirtschaftlichkeit über den gesamten Projektlebenszyklus, insbesondere in spezifischen Anwendungsszenarien:
Große Freiflächenkraftwerke: Ertragsmultiplikator in stark reflektierenden Gebieten: In Wüsten-, Schnee- oder hellen Oberflächen kann die rückseitige Verstärkung die Stromgestehungskosten (LCOE) des Projekts direkt senken. In einem der größten Photovoltaikprojekte Lateinamerikas, dem 766-MW-Kraftwerk „Cerrado Solar“ in Brasilien, führt der Einsatz von beidseitigen Doppelglasmodulen beispielsweise nicht nur zu einer deutlichen Steigerung der Stromerzeugung, sondern dürfte auch den Kohlendioxidausstoß um 134.000 Tonnen pro Jahr senken. Ökonomische Modellanalysen zeigen, dass in Regionen wie Saudi-Arabien der Einsatz moderner bifazialer Module die LCOE im Vergleich zu herkömmlichen Technologien um etwa 5 % senken und gleichzeitig die Systembilanzkosten (BOS) einsparen kann.
Dezentrale Photovoltaik: Das Potenzial von Dächern und Sondergeländen nutzen: Auf Industrie- und Gewerbedächern ermöglicht eine hohe Leistungsdichte die Installation von Systemen mit höherer Kapazität auf begrenzter Fläche, wodurch die Installationskosten pro Einheit sinken. Berechnungen zeigen, dass bei großflächigen Dachprojekten der Einsatz hocheffizienter bifazialer Module die Kosten für die Generalunternehmerleistung (EPC) deutlich senken und den Nettogewinn des Projekts steigern kann. Darüber hinaus sind Doppelglasmodule in komplexen Geländen wie Betonbaustellen und in großen Höhen aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Belastbarkeit und Temperaturbeständigkeit eine zuverlässige Wahl. Einige Hersteller haben bereits maßgeschneiderte Produkte und Installationslösungen für spezielle Umgebungen wie große Höhen auf den Markt gebracht.
Anpassung an den neuen Strommarkt: Optimierung der Strompreiserlöse: Da sich der zeitabhängige Strompreismechanismus immer mehr durchsetzt, könnte der Strompreis für die traditionelle Mittagsspitze der Photovoltaik-Stromerzeugung sinken. Bifaziale Module mit ihrem hohen Bifazialverhältnis und ihrer hervorragenden Schwachlichtempfindlichkeit können morgens und abends, wenn die Strompreise hoch sind, mehr Strom erzeugen. Dadurch kann die Stromerzeugungskurve besser an die Spitzenstrompreiszeiten angepasst werden, was zu höheren Gesamterlösen führt.
Anwendungsstatus: Globale Durchdringung und intensive Szenenkultivierung
Die Anwendungskarte doppelseitiger Doppelglasmodule erweitert sich weltweit rasant:
Regionale Großanwendungen haben sich etabliert: In Regionen mit hoher Einstrahlung und hoher Reflexion wie der Wüste im Nahen Osten, der Wüste Gobi in Westchina und der lateinamerikanischen Hochebene sind bifaziale Doppelglasmodule die bevorzugte Wahl für den Bau neuer großer Freiflächenkraftwerke. In schneereichen Regionen wie Nordeuropa wird die hohe Reflexionsleistung der Komponenten auf der Rückseite unter Schnee (bis zu 25 %) ebenfalls voll ausgenutzt.
Maßgeschneiderte Lösungen für spezifische Szenarien entstehen: Die Branche zeigt einen Trend zur umfassenden Anpassung an spezifische Anwendungsumgebungen. Als Reaktion auf das Sand- und Staubproblem von Wüstenkraftwerken wurden beispielsweise einige Komponenten mit speziellen Oberflächenstrukturen ausgestattet, um die Staubansammlung zu reduzieren, die Reinigungshäufigkeit zu senken und die Betriebs- und Wartungskosten zu reduzieren. Im ergänzenden Agro-Photovoltaik-Projekt wird das lichtdurchlässige, doppelseitige Modul auf dem Gewächshausdach eingesetzt, um Synergien zwischen Stromerzeugung und landwirtschaftlicher Produktion zu erzielen. Für raue Meeres- oder Küstenumgebungen wurden Doppelglaskomponenten mit höherer Korrosionsbeständigkeit entwickelt.
Zukunftsaussichten: Kontinuierliche Innovation und Bewältigung von Herausforderungen
Die zukünftige Entwicklung doppelseitiger Doppelglasmodule ist voller Vitalität, muss sich aber auch direkt mit Herausforderungen auseinandersetzen:
Die Effizienz steigt weiter: N-Typ-Technologien, vertreten durch TOPCon, sind derzeit die treibende Kraft bei der Effizienzsteigerung bifazialer Module. Die bahnbrechende Perowskit-/Kristall-Silizium-Tandemzellentechnologie hat im Labor ein Wirkungsgradpotenzial von über 34 % gezeigt und dürfte der Schlüssel zum Effizienzsprung der nächsten Generation bifazialer Module sein. Gleichzeitig wird ein bifazialer Anteil von über 90 % den Beitrag zur Stromerzeugung auf der Rückseite weiter steigern.
Dynamische Anpassung des Marktmusters: Der Marktanteil bifazialer Module steigt derzeit kontinuierlich, könnte sich aber in Zukunft strukturell verändern. Mit der Weiterentwicklung von Einfachglasmodulen in Leichtbau- und Kostenkontrolltechnologien (wie LECO-Verfahren zur Verbesserung der Wasserbeständigkeit und der Verwendung kostengünstigerer Verpackungsmaterialien) wird ihr Anteil am Markt für verteilte Dachflächen voraussichtlich steigen. Bifaziale Doppelglasmodule werden ihre beherrschende Stellung in Freiflächenkraftwerken, insbesondere in hochreflektierenden Szenarien, weiter festigen.
Zu lösende Kernherausforderungen:
Gewichts- und Kostenverhältnis: Die Gewichtszunahme durch die Doppelglasstruktur (ca. 30 %) ist das Haupthindernis für ihren großflächigen Einsatz in Dächern. Transparente Rückseitenfolien bieten als leichte Alternative gute Aussichten, ihre langfristige (über 25 Jahre) Wetterbeständigkeit, UV-Beständigkeit und Wasserbeständigkeit müssen jedoch noch durch weitere empirische Daten im Außenbereich bestätigt werden.
Systemanpassungsfähigkeit: Die Verbreitung großer und leistungsstarker Komponenten erfordert die gleichzeitige Aufrüstung unterstützender Geräte wie Halterungssysteme und Wechselrichter, was die Komplexität des Systemdesigns und die anfänglichen Investitionskosten erhöht und eine kollaborative Optimierung in der gesamten Industriekette erfordert.
Veröffentlichungszeit: 18. Juni 2025