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Bifaziale Module: Lohnen sich doppelseitige Solaranlagen?

Author's iconHenry Seyffert
Technik
Lesezeit 10 Minuten
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Bifaziale Module werden auch bei BetreiberInnen von kleineren Solaranlagen immer beliebter. Und das ist kein Wunder: Denn die innovativen PV-Zellen bieten einige Vorteile gegenüber denen in herkömmlichen Solarmodulen: Sie versprechen höhere Stromerträge, ein besseres Schwachlichtverhalten und haben dabei sogar noch eine längere Lebensdauer.

ExpertInnen sprechen deshalb schon seit einigen Jahren in den höchsten Tönen von dieser zukunftsweisenden Technologie. Doch warum werden bifaziale Module trotz ihrer Vorzüge immer noch so selten eingesetzt?

In unserem Artikel gehen wir dieser Frage auf den Grund und erklären Dir unter anderem, wie bifaziale Module genau funktionieren und ob sich ein Kauf für Dich lohnt.

Was sind bifaziale Module? 

Bifaziale Module, auch als doppel- oder zweiseitige Module bezeichnet, sind eine spezielle Art von PV-Modulen, die sowohl die direkte Sonneneinstrahlung auf der Vorderseite als auch das indirekte Licht auf der Rückseite zur Stromerzeugung nutzen können. Dank dieser zusätzlichen Energiequelle erreichen bifaziale Module im Durchschnitt eine größere Stromausbeute und Effizienz

Das Prinzip hinter bifazialen Solarmodulen ist gar nicht mal so neu: Bereits 1960 wurde die erste Zweifach-Zelle in Japan vorgestellt und ab 1970 vorwiegend in der Raumfahrt eingesetzt. Erst in den 2000er Jahren wurde die Technologie auch für den privaten Solarsektor interessant und wird seitdem immer öfter für private PV-Anlagen genutzt.

Wie funktionieren bifaziale Solarmodule?

Im Grunde funktionieren bifaziale Module nicht viel anders als herkömmliche Solar-Panels. Auf der Vorderseite sind im Normalfall monokristalline Solarzellen angebracht, die die direkte Sonneneinstrahlung extrem effizient verarbeiten können. Im Gegensatz zu traditionellen Solarmodulen besteht die Rückseite allerdings nicht aus einer lichtabsorbierenden Folie, sondern ist transparent. Weiterhin wird die Rückseite des photovoltaisch aktiven Materials poliert, passiviert und durch eine Glasbeschichtung geschützt. So können die Solarzellen auch die Sonneneinstrahlung nutzen, die vom Untergrund hinter der PV-Anlage zurückgeworfen wird oder das Licht, das sonst ungenutzt durch die Module scheint. 

Allerdings kann das Licht auf der Rückseite nicht so effektiv genutzt werden wie das auf der Vorderseite. Dieser Unterschied wird durch den sogenannten Bifazialfaktor ausgedrückt. Dieser Wert bestimmt, wie groß die Differenz zwischen dem Wirkungsgrad der Vorder- und Rückseite ist. Bei modernen bifazialen Modulen liegt dieser Wert meist zwischen 70 und 95 %. Das bedeutet, dass die Rückseite des Moduls etwa 70 bis 95 % der Leistung der Vorderseite erreicht. Dieser hohe Bifazialfaktor bedeutet allerdings nicht, dass der Stromertrag bei bifazialen Solarzellen fast doppelt so hoch ist. Denn das auf der Rückseite eintreffende Sonnenlicht wird durch Reflexion und Diffusion bereits grundsätzlich abgeschwächt. In der Praxis erzeugen bifaziale Module deshalb höchstens 25-30 % mehr grünen Strom.

Was sind die Vor- und Nachteile von bifazialen Modulen? 

Der Hauptvorteil von bifazialen Modulen ist natürlich der erhöhte Stromertrag, der mit der richtigen Aufstellung 25 % oder mehr betragen kann. Das macht sich insbesondere in den Sommermonaten bemerkbar, in denen die reflektierte Sonnenenergie besonders stark ist. Aber auch bei schlechten Wetterverhältnissen sind bifaziale Solarmodule häufig effektiver als die Konkurrenz: Dank der zweiseitigen Beschichtung erzeugen sie auch bei suboptimalen Lichtverhältnissen mehr Strom, da sie das diffuse Licht, das beispielsweise durch eine dicke Wolkendecke dringt, besser nutzen können. 

Zusätzlich erzeugen bifaziale Solarmodule auch morgens und abends mehr Energie, wenn die Sonne in einem flachen Winkel auf die Module trifft und die Rückseite einen Großteil der traditionell ungenutzten Einstrahlung absorbieren kann. Außerdem sind Zweifach-Zellen dank der Glasbeschichtung auf beiden Seiten robuster und damit langlebiger. Da sich bifaziale Module besonders für eine senkrechte Aufstellung eignen, werden sie weniger durch Schnee oder Staub verschmutzt. Auch der Reinigungsaufwand für die PV-Anlagen ist also unter Umständen geringer. 

Allerdings haben bifaziale Solarmodule auch Nachteile: Zum einen sind bifaziale Anlagen durch die Beschichtung auf beiden Seiten um einiges teurer. Ob sich dieses Investment auszahlt, ist vor allem vom Aufstellungsstandort abhängig: Die Module brauchen einen ausreichenden Abstand zum Boden oder zum Dach, um das reflektierende Licht wirklich nutzen zu können. Aufdach-Solaranlagen oder Module, die nah an einer Fassade angebracht werden müssen, eignen sich also etwas weniger für eine doppelseitige Nutzung. Das bedeutet auch, dass bifaziale Module für eine effektive Verwendung im Normalfall mehr Platz brauchen. Gerade bei kleineren Flächen kann das schnell zum Problem werden.

Wegen dieser speziellen Anforderungen kann die Montage unter Umständen komplizierter werden. In Kombination mit einer allgemein geringeren Verfügbarkeit treibt das den Preis etwas nach oben.

Alle Vor- und Nachteile bifazialer Module auf einen Blick: 

VorteileNachteile
höhere Stromerträge möglichhöhere Kosten
besseres Schwachlichtverhaltenstärkere Standortabhängigkeit
höhere Lebensdauerteils anspruchsvolle Montage

Wie werden bifaziale Module hergestellt?

Die gängigste Art von bifazialen Modulen sind die sogenannten PERC-Zellen. Hier besteht die Rückseite aus bläulichen polykristallinen Solarzellen, die das Sonnenlicht zwar nicht so gut aufnehmen können, dafür aber günstiger sind. 

Vor allem japanische Hersteller konzentrieren sich derzeit auf die technisch anspruchsvolleren Heterojunction-Zellen. Hier wird auf beiden Seiten jeweils eine Schicht aus sehr dünnem amorphem Silizium aufgetragen, die durch ein transparentes, leitfähiges Oxid verbunden wird. So können beeindruckende Bifazialfaktoren von bis zu 95 % erreicht werden. 

Was ist der beste Standort für bifaziale PV-Module? 

Der hohe Wirkungsgrad auf der Rückseite der Module kommt am meisten bei Aufstellungen mit einer gewissen Entfernung zum Untergrund, sowie vor einer reflektierenden Fläche zum Tragen. Traditionelle Dach- oder Fassadenanlagen profitieren deshalb nur geringfügig von der erhöhten doppelseitigen Strahlennutzung.

Bifaziale Module ergeben deshalb vor allem für aufgeständerte PV-Anlagen auf Freiflächen oder für Flachdachkonstruktionen mit steilem Aufstellwinkel Sinn. Auch lichtdurchlässige Garagen oder Überdachungen bei Terrassen sind ein idealer Anwendungsbereich. 

Inzwischen werden aber auch neue Möglichkeiten zur Nutzung von bifazialen Modulen diskutiert: Beispielsweise können in Ost-West-Ausrichtung aufgestellte Solarzäune hohe Mehrerträge erzielen, z.B. in Ski-Gebieten oder auf landwirtschaftlich genutzten Flächen. Dank der starken Kostensenkungen über die letzten Jahre öffnet sich die Nische für bifaziale Solarmodule immer mehr.

Wie viel Mehrertrag liefern bifaziale Module?

Wie viel zusätzlichen Strom bifaziale Module genau liefern, hängt immer vom Aufstellungsstandort, dem Neigungswinkel und vom Untergrund des Moduls ab.

Grundsätzlich liefern bifaziale Solarmodule den besten Mehrertrag in Regionen mit Breitengraden von über 40°, wo die Sonne generell etwas tiefer steht. Auch der Neigungswinkel spielt eine große Rolle: Normalerweise liefert eine Aufstellung im 30 bis 35° Winkel Richtung Süden die beste Leistung. Hier wird das Mittags-Peak, also die Tageszeit, in der die Sonneneinstrahlung am stärksten ist, optimal ausgenutzt. Aber auch eine vertikale Aufstellung ist in vielen Fällen durchaus effektiv und bietet sich für bifaziale Module durchaus an. So scheint die Sonne gleichermaßen auf beide Modulseiten. Gerade in Ost-West Ausrichtung können auf diese Art besonders hohe Stromausbeuten am Morgen und am Abend erzielt werden.

Ein spezieller Faktor, der für die Effizienz von bifazialen Modulen relevant ist, ist der Untergrund und die Umgebung hinter der PV-Anlage. Denn verschiedene Oberflächen haben ein unterschiedlich hohes Rückstrahlvermögen, auch Albedo genannt. Dabei gilt: Je heller die Fläche, desto höher ist der Albedo-Wert. Weißer Beton hat beispielsweise ein Rückstrahlvermögen von 60 bis 80 %, während eine Wiesenfläche nur etwa 10 bis 25 % der einfallenden Sonnenstrahlung zurückwirft. Ein höheres Albedo um den Aufstellungsstandort herum sorgt also für erheblich höhere Stromerträge.

Wie hoch der genaue Mehrertrag einer Zweiseiten-Anlage tatsächlich ausfällt, ist immer vom Einzelfall abhängig. Grundsätzlich gilt aber: Bei einem günstigen Ausstellungsstandort können bifaziale Module bis zu 30 % Mehrertrag im Vergleich zu traditionellen Photovoltaik-Anlagen erzielen.

Fazit: Eine zukunftsweisende Technologie - aber nicht für jeden geeignet

Bifaziale Module können auch für Betreiber von kleineren PV-Anlagen eine lohnende Investition sein. Allerdings solltest Du die Funktionsweise der speziellen Solarmodule genau verstanden haben, bevor Du Dich zum Kauf entschließt. In der richtigen Umgebung und mit der richtigen Aufstellung können zweiseitige Anlagen durchaus effektiv sein. In manchen Fällen ist der Mehrwert aber eher gering. Häufige Anwendungsbereiche für Solaranlagen, z.B. auf Schrägdächern oder an Fassaden, eignen sich deshalb eher weniger für bifaziale Technologie. 

Traditionelle einseitige PV-Module sind im Zweifel die sichere Wahl und gerade für Solar-Einsteiger besser geeignet. 

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FAQ: Das Wichtigste im Überblick

Was sind bifaziale Module?

Bifaziale Module, auch bekannt als doppelseitige oder zweiseitige Module, stellen eine besondere Kategorie von PV-Modulen dar, die sowohl das direkte Sonnenlicht auf der Vorderseite als auch das gestreute Licht auf der Rückseite zur Energieerzeugung nutzen können. Durch diese zusätzliche Energiequelle erzielen bifaziale Module in der Regel eine höhere Stromerzeugung und Effizienz.

Lohnen sich bifaziale Module?

Bifaziale Solarmodule können auch für kleinere PV-Anlagen attraktiv sein, aber es ist wichtig, ihre Funktionsweise genau zu verstehen, bevor man sich für den Kauf entscheidet. Unter den richtigen Bedingungen und Aufstellungsparametern können sie effektiv sein, aber der Mehrwert ist oft begrenzt. Anwendungen wie Schrägdächer oder Fassaden eignen sich möglicherweise nicht für bifaziale Module. In solchen Fällen sind traditionelle einseitige PV-Module oft die sicherere und einfachere Wahl, besonders für Anfänger in der Solartechnik.

Wie funktionieren bifaziale Module?

Bifaziale Solarmodule funktionieren ähnlich wie herkömmliche Solarmodule, haben jedoch eine transparente Rückseite. Sie nutzen sowohl das direkte Sonnenlicht auf der Vorderseite als auch gestreutes oder reflektiertes Licht auf der Rückseite. Die Rückseite ist poliert, passiviert und mit einer Glasbeschichtung geschützt. Der Unterschied in der Effizienz zwischen Vorder- und Rückseite wird durch den Bifazialfaktor ausgedrückt, der in modernen Modulen oft zwischen 70 und 95 % liegt. Dies bedeutet, dass die Rückseite etwa 70 bis 95 % der Leistung der Vorderseite erreicht. Tatsächlich erzeugen bifaziale Module in der Praxis etwa 25-30 % mehr Strom als herkömmliche Module, da das Licht auf der Rückseite bereits abgeschwächt ist.

Haben bifaziale Solarmodule einen höheren Ertrag?

Bifaziale Solarmodule erzielen den besten Zusatzertrag in Regionen mit Breitengraden über 40°, wo die Sonne niedriger am Himmel steht. Der Neigungswinkel ist entscheidend: eine Ausrichtung von 30 bis 35° nach Süden maximiert die Leistung während des Mittags-Peaks. Vertikale Aufstellungen sind ebenfalls effektiv, da sie die Sonne gleichmäßig auf beide Seiten der Module lenken. In Ost-West-Ausrichtung kann morgens und abends besonders viel Strom erzeugt werden. Der Untergrund und die Umgebung hinter den bifazialen Modulen beeinflussen die Effizienz. Helle Oberflächen haben ein höheres Rückstrahlvermögen (Albedo), z. B. weißer Beton mit 60-80 % im Vergleich zu einer Wiese mit 10-25 %. Eine höhere Albedo um die Anlage herum steigert die Stromerträge erheblich.

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Henry Seyffert

Als Bachelor der Kommunikations- und Medienwissenschaft ist er bei priwatt für die textlichen Inhalte zuständig, die Du online bei uns findest. Ursprünglich in der Automobilbranche tätig, hat er vor einiger Zeit seine Leidenschaft für erneuerbare Energien entdeckt und setzt nun sein Wissen ein, um die Energiewende voranzubringen.

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