Zwei Heterojunction-Solarmodule

Heterojunction-Solarmodule

18. November 2022 | Lesedauer: 10 Minuten

Im Rennen um die aussichtsreichste Zukunftstechnologie im Bereich Photovoltaik belegen Heterojunction-Solarmodule einen der ersten Plätze. Denn die Nutzung dieser Module hat für Anlagenbetreiber zahlreiche Vorteile. Wir informieren Sie über Zellaufbau, Vorteile, Kosten und Hersteller von Heterojunction-Solarmodulen.

Was ist Heterojunction?

Heterojunction, englisch für „Heteroübergang” oder auch „Heterostruktur”, wird regelmäßig mit „HJT” abgekürzt und bezeichnet eine hocheffiziente Technologie im Bereich der Photovoltaik. Die Technologie wurde von dem japanischen Unternehmen Sanyo – heute Panasonic – entwickelt und daraufhin patentiert. Im Jahr 2010 ist dieses Patent ausgelaufen, sodass auch andere Hersteller diese Solarmodule produzieren konnten. Experten rechnen der Technologie sehr großes Zukunftspotenzial zu.

Aufbau und Herstellung eines Heterojunction-Solarmoduls

Um die Begeisterung rund um das Thema Heterojunction zu verstehen, sollte man sich den Aufbau dieser Solarzellen genauer ansehen. Ein dünner monokristalliner Siliziumwafer wird von zwei ultradünnen amorphen Siliziumschichten umfasst. Das amorphe Silizium und die leitfähigen Oxidschichten, die den Siliziumwafer umhüllen, dienen zur Aufnahme des elektrischen Stroms. Auf Vorder- und Rückseite der Zellen finden sich Gitterstrukturen aus – in der Regel – Silber. Mithilfe dieser Gitterstrukturen kann der gewonnene Strom abgeleitet werden. Diese Strukturen müssen exakt richtig dimensioniert sein, damit die Leistungsfähigkeit nicht beeinträchtigt wird.

Der Name der Technologie stammt von dem Übergang, der zwischen diesen beiden unterschiedlichen Halbleitern stattfindet. Als Übergang wird der kleine nicht-homogene Bereich zwischen den Siliziumschichten bezeichnet. Durch diesen spezifischen Zellaufbau gelingt es HJT-Modulen den Effizienzvorteil gegenüber branchenüblichen Solarmodulen zu generieren.

Bei der Herstellung von Heterojunction-Solarzellen wird zunächst der monokristalline Silizium-Ingot mit Diamantdrahtsägen in sehr dünne Siliziumwafer geschnitten. Anschließend werden die Wafer gereinigt und texturiert. Die Heteroübergänge werden durch amorphe Siliziumschichten gebildet. Durch transparente Elektrodenschichten und ladungssammelnde Gitterelektroden entstehen die Heterojunction-Zellen.

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Vorteile von Heterojunction-Solarmodulen

Photovoltaikanlagen, die mit Heterojunction-Solarmodulen ausgestattet sind, verfügen im Vergleich zu bestimmten anderen Solarmodul Arten über eine Reihe von Vorteilen. Wir haben die zentralen Vorteile der Heterojunction-Technologie für Sie übersichtlich herausgearbeitet:

Höhere Effizienz durch Bifazialität

Heterojunction-Solarmodule sind in der Regel bifazial. Das bedeutet, dass sie die Sonnenstrahlung sowohl mit der Vorderseite als auch mit der Rückseite aufnehmen können, während herkömmlichen monofazialen Modulen nur die Vorderseite zur Verfügung steht. Weil Heterojunction-Solarmodule auf beiden Seiten eine Glasschicht besitzen, sind sie gleichzeitig auch Glas-Glas-Module.

Sehr hohe Wirkungsgrade

Charakteristisch für Heterojunction-Solarmodule sind ihre sehr hohen Wirkungsgrade. Konkret kann man mit einem Modulwirkungsgrad von 21 bis 22 % rechnen, wobei unter Laborbedingungen natürlich bereits deutlich höhere Wirkungsgrade erzielt worden sind.

Gutes Schwachlichtverhalten

Bei direkter Sonneneinstrahlung ist so gut wie jedes Solarmodul in der Lage, Strom zu produzieren. Doch bei indirektem oder diffusem Licht ist das nicht der Fall. Heterojunction-Solarzellen liefern jedoch auch dann gute Solarerträge.

Niedriger Temperaturkoeffizient

Der Temperaturkoeffizient zeigt an, wie stark der Wirkungsgrad einer Solarzelle pro Grad Celsius über dem Standardwert von 25 Grad abnimmt. Der niedrige Koeffizient von Heterojunction-Solarzellen sorgt dafür, dass der Wirkungsgrad nicht gemindert wird.

Hohe Leerlaufspannung

Je höher die Leerlaufspannung ist, desto früher wird der Wechselrichter aktiviert. Die frühere Aktivierung des Wechselrichters, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, führt zu einer Steigerung der Solarerträge.

Weniger Produktionsschritte

Durch das Einsparen von Produktionsschritten bei der Herstellung von Heterojunction-Solarmodulen für Photovoltaikanlagen können Kosten reduziert werden. Aufgrund der moderaten Herstellungskosten ist die Heterojunction-Technologie auch für Privatpersonen attraktiv.

Gute Passivierungseigenschaften

Die Passivierung hat eine große Auswirkung auf den Wirkungsgrad von Solarmodulen für Photovoltaikanlagen. Doch was bedeutet Passivierung überhaupt? Dieser Effekt verhindert, dass freie Ladungsträger in der Folge von Rekombination verloren gehen. Je besser die Passivierungseigenschaften sind, desto mehr Elektronen können für die Stromgewinnung verwendet werden.

Weniger Energieverbrauch

Im Herstellungsprozess von Heterojunction-Solarzellen wird weniger Energie verbraucht als bei der Fertigung vieler anderer Solarzellen. Der verantwortungsvolle Umgang mit Rohstoffen sowie eine optimierte Umweltbilanz gewinnen eine immer größere Bedeutung – für Hersteller, Händler und Kunden.

Wachsender Marktanteil

Aktuell beläuft sich der Marktanteil von Heterojunction-Solarzellen auf etwa 2 %. Experten halten es für durchaus wahrscheinlich, dass sich der Marktanteil von Heterojunction-Solarzellen in den nächsten 10 Jahren auf insgesamt 20 % erhöhen wird.

Größtes Zukunftspotenzial

Das Patent von Panasonic (früher: Sanyo) sowie die regen Forschungsaktivitäten nach dem Auslaufen dieses Patents belegen das immense Interesse der Marktteilnehmer an dieser Technologie. Die Meinungen gehen sogar so weit, dass der Heterojunction- neben der Perc-Technologie von allen Technologien im Photovoltaikbereich das größte Zukunftspotenzial zugesprochen wird.

Umstieg lohnt sich

Natürlich ist der bei einem Umstieg entstehende Effizienz- und Wirtschaftlichkeitsgewinn abhängig von der zuvor verwendeten Solarmodul-Art. Allgemein lassen sich jedoch ungefähr 10 bis 20 % mehr Ertrag bei der gleichen Fläche auf dem Dach erzielen. Vor allem mit Blick auf einen großen Zeithorizont der Investition in eine PV-Anlage macht sich dieser Zugewinn extrem stark bemerkbar.

Was ist das Besondere an Heterojunction-Solarmodulen?

Die Solarzellen mit Heterojunction-Technologie heben sich von anderen Solarzellen aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften ab. Denn diese Zellen kombinieren die Vorteile kristalliner Solarmodule mit den Stärken von Dünnschichtmodulen. Denn die Heterojunction-Technologie kann einerseits auf gleicher Fläche mehr direktes Sonnenlicht in Strom umwandeln, ähnlich wie kristalline Solarzellen. Andererseits punktet die Technologie durch gutes Schwachlichtverhalten und einen niedrigen Temperaturkoeffizienten, wie Dünnschichtmodule. Die Verbindung der zwei Silizium-Arten in der Zelle führt also zu mehreren Vorteilen gegenüber anderen Verbindungen, wie z. B. einer Silizium-Metall-Verbindung.

Was kostet ein Heterojunction-Solarmodul?

Beim Kauf von Solarmodulen spielen unterschiedliche Faktoren eine wichtige Rolle. Neben Umweltbewusstsein und Energieautarkie sind die Investitionskosten stets von großer Bedeutung. Bei der Berechnung der Kosten muss man natürlich verschiedene Szenarien klar voneinander differenzieren. So kann man einerseits klassisch als Privatkunde Heterojunction-Module im Rahmen einer Installationsdienstleistung von einem Solarteur erhalten. Andererseits kann aber auch ein Installationsunternehmen eine größere Anzahl an Modulen bei einem Großhändler seiner Wahl bestellen. In beiden Fällen wird es höchstwahrscheinlich pro Solarmodul zu einem unterschiedlichen Preis kommen. Insofern ist es kaum möglich, einen einheitlichen Preis für ein Heterojunction-Solarmodul anzugeben.

Hersteller von Heterojunction-Solarmodulen

Auch, weil noch nicht entschieden ist, welche PV-Technologie sich in Zukunft endgültig durchsetzen wird, gibt es verhältnismäßig wenig Hersteller, die Heterojunction-Module anbieten. ASWS aus Deutschland und Meyer Burger aus der Schweiz sind zwei der Hersteller, die Heterojunction-Module in ihr Produktportfolio integriert haben. Zu nennen wäre hier das „Strong Style HJT Black Mesh” des deutschen Modulherstellers ASWS. Mit einem Wirkungsgrad von 21,41 % und einer maximalen Leistung von 390 W ist das Solarmodul hocheffizient.

PV-Anlage mit Heterojunction-Solarmodulen kaufen

Vor dem Kauf einer Photovoltaikanlage sollten Sie sich von einem erfahrenen Solarteur zunächst eingehend beraten lassen. Abhängig von der individuellen Situation und den Wünschen des Kunden, können sich die Kosten beim Kauf einer PV-Anlage mit Heterojunction-Modulen stark unterscheiden. Um zu veranschaulichen, welche konkreten Kosten denn entstehen können, sind in der angefügten Tabelle alle Positionen eines Angebotes übersichtlich aufgelistet. Dies ist nur ein Beispiel.
Tabellarische Kostenübersicht:

Ein Kunde aus Wülfrath (NRW) wohnt in einer Doppelhaushälfte mit Satteldach und interessiert sich für eine 12,87-kWp-Anlage mit Heterojunction-Solarmodulen. Folgende Kosten würden beim Kauf anfallen:

 

Angebotsposition Preis
ASWS Strong Style HJT 390 Watt 5.874 €
Growatt SPH 10000TL3 BH-UP 2.102,5 €
Growatt Batteriespeicher ARK HV 10.2 kWh 5.166,64 €
Growatt Shine LAN-X Datenlogger 35 €
Dachmontagesystem Schrägdach (waagerecht) 2.904 €
Installationsmaterial ohne externen DC-Überspannungsschutz 889,99 €
Zusätzliche Unterverteilung 155 €
Zusätzliche Unterverteilung mit APZ-Feld 155 €
Growatt Wallbox Smart EV Charger 793,15 €
Growatt Smart Meter TPM 156,60 €
Paket Ladestation Installationsmaterial 304,61 €
Paket Ladestation Montage und Inbetriebnahme pro Ladepunkt (Lohnkosten) 891,20 €
Baustelleneinrichtung / Maßnahmen zur Arbeitssicherheit  699,98 €
Transport, Logistik und Fahrtkosten 399,50 €
Anmeldung und Dokumentation PV Anlage inkl. Speicher und Ladestation 799,50 €
Beratung und Projektleitung 515,70 €
  21.842,37 € (netto)
  25.992,42 € (brutto)

Wo lassen sich Heterojunction-Solarmodule einsetzen?

Da es sich bei Solarmodulen mit Heterojunction-Technologie um bifaziale Glas-Glas-Module handelt, sollte bei der Aufstellung gewährleistet sein, dass das Licht sowohl von der Vorder- als auch von der Rückseite auf die Oberfläche treffen kann. Dann können die Module ihr maximales Potenzial entfalten.

So können HJT-Module beispielsweise auf Flachdächern montiert werden, wobei sichergestellt sein sollte, dass die Aufständerung beidseitigen Lichteinfall ermöglicht. Darüber hinaus können die Solarpanele in eine Überdachungskonstruktion eingebracht werden, z. B. bei einer Terrasse oder einer Garage. Auch Fassaden, Schallschutzwände oder Balkongeländer eignen sich für den Einsatz von Heterojunction-Modulen. Welche Technologie für die Montage auf dem Dach eines Privathauses den größten Sinn ergibt, kann ein erfahrener Solarteur am besten in einem individuellen Beratungsgespräch beurteilen.

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