Bifaziale Solar-PV-Module: Optimierung der Albedo-Nutzung und rückseitige Leistungssteigerung
2026-04-02
Solare Photovoltaikzellen (PV-Zellen) dienen der Stromerzeugung aus Sonnenenergie, und die fortschreitende Technologie ermöglicht nun eine höhere Energieausbeute. Bifaziale Solarzellen Sie sind eine hervorragende Möglichkeit, eine höhere Effizienz zu erzielen. Im Gegensatz zu einfachen monopolaren oder herkömmlichen Paneelen, die direktes Sonnenlicht in Strom umwandeln, leisten bifaziale Paneele dies doppelt so effizient.
Sie erzeugen Strom aus beiden Richtungen: direktes Sonnenlicht von vorn und reflektiertes Licht (Albedo) von hinten. Allein dieser Mechanismus ermöglicht eine bis zu 5–30 % höhere Energieausbeute als herkömmliche Solarmodule. Das bedeutet, dass Sie mit einer umfangreichen Energieversorgung rechnen können. bifaziale Solarmodule ohne dass der Installationsbereich erweitert werden muss.
Für eine höhere Energieeffizienz ist es wichtig, bifaziale Solarmodule an Orten mit starker Sonneneinstrahlung zu installieren. Die rückseitige Leistungsausbeute bifazialer Photovoltaikmodule lässt sich verbessern, indem man die Oberflächenalbedo schrittweise erhöht und die Module höher positioniert.
Dieser Beitrag beleuchtet den Albedo-Mechanismus bifazialer Solarzellen und zeigt Wege auf, wie wir deren Energieeffizienz verbessern können.
Faktoren, die den rückseitigen Leistungsgewinn von bifazialen Modulen beeinflussen
Für bifaziale Photovoltaik-Module ist es notwendig, ihre Bifazialität nachzuweisen. Da sie auf beiden Seiten Strom erzeugen können, ist dies ein wichtiges Messkriterium für bifaziale Photovoltaik-Module. Die Bifazialität, auch als Bifazialitätsfaktor oder -verhältnis bekannt, misst das Verhältnis der Energieproduktion zwischen Vorder- und Rückseite der Module unter Standardtestbedingungen (STC).
Hier sind einige der Faktoren, die den rückseitigen Leistungszuwachs von bifazialen Modulen beeinflussen:
Oberflächen-/Bodenalbedo
Dies ist aufgrund der bifazialen Eigenschaften dieser Solarzellen der entscheidende Faktor. Die Albedo ist ein Maß für das Reflexionsvermögen einer Oberfläche (unter den Solarmodulen). Ein höheres Reflexionsvermögen bedeutet, dass mehr Sonnenstrahlen die Rückseite der Zellen erreichen. Die Auswirkungen der Oberflächenalbedo hängen typischerweise von der Oberflächenart ab. Diese bestimmt den potenziellen Energiegewinn der bifazialen Module.
Hellere Oberflächen wie Schnee oder Sand weisen eine hohe Albedo auf und reflektieren mehr Sonnenstrahlung. Dunklere Oberflächen verhalten sich umgekehrt. Oberflächen mit hoher Albedo sind daher ideal für eine höhere Energieproduktion bifazialer Photovoltaik-Module. Die Albedo lässt sich durch Betonplatten, reflektierende Materialien oder weißen Kies verbessern.
Modulinstallationshöhe/Neigungswinkel
Die Installationshöhe der Module wird auch als Bodenfreiheit bezeichnet. Die Rückseite der bifazialen Solarmodule benötigt ausreichend Platz, um Licht zu reflektieren. Die Modulhöhe ermöglicht es der Rückseite, mehr diffuses reflektiertes Licht einzufangen. Je höher die bifazialen Solarmodule montiert sind, desto höher ist der rückseitige Lichtgewinn. Dieser Gewinn kann bei einer Höhe von 0–1 Meter erreicht werden, wobei eine Höhe von 0,7–1,2 Metern empfohlen wird. Eine zu geringe Bodenfreiheit kann zu Selbstbeschattung und Lichteinfang führen.
Der Neigungswinkel bestimmt, wie viel direktes Sonnenlicht die Vorderseite und wie viel reflektiertes Licht die Rückseite empfängt.
Bei geringer Neigung werden die rückseitigen Zellen nicht vom Boden reflektiert, bei zu großer Neigung erhält die Vorderseite zu wenig Sonnenlicht. Die typische Neigung bifazialer Photovoltaikmodule ist 5–15° höher als bei monofazialen oder herkömmlichen Bauformen.
Lichtdurchlässigkeit von Verkapselungsmaterialien
Die Lichtdurchlässigkeit bifazialer Module ist unerlässlich, da diese von beiden Seiten Strom erzeugen. Verkapselungsmaterialien verbessern die Lichtdurchlässigkeit zwischen Vorder- und Rückseite der Module. Sie umschließen und schützen die Solarzellen, isolieren sie elektrisch und verbinden die Schichten miteinander. Zudem schützen sie vor Feuchtigkeit und mechanischem Verschleiß.
Zu den Verkapselungsmaterialien gehören EVA (Ethylen-Vinylacetat) und POE (Polyolefin-Elastomer).
Weiterführende Lektüre: Wie Solarbatterien die Energieunabhängigkeit steigern und die Stromkosten senken
Optimierungsstrategien für die Albedo-Nutzung
Die bifaziale Beschaffenheit bifazialer Module ermöglicht eine gesteigerte Energieproduktion. Dies bedeutet, dass ihre Nutzung durch geeignete Winkelung oder Ausrichtung optimiert werden kann.
Freiflächenkraftwerke
· Großflächige Nutzung: Die bifaziale Solar-PVs Sie sind für ihre doppelte Energieeffizienz bekannt. Dies erweist sich insbesondere bei großen Landflächen als vorteilhaft. Durch die doppelte Energieerzeugung kann die Flächeneffizienz somit gesteigert werden.
· Integration von Energiespeichern: Freiflächenkraftwerke erzeugen bereits eine beträchtliche Menge an Energie. Ihre Integration mit anderen Technologien Energiespeichersysteme wird die Energieausbeute weiter steigern.
Hier sind einige Methoden zur Verbesserung der Oberflächenalbedo:
1. In schneereichen Gebieten ist Albedo besonders effektiv. Dies liegt an der hohen Albedo der Solaranlage. Solaranlagenbetreiber können dies nutzen, indem sie den Schnee von der Oberseite der Anlage entfernen. Solarmodule und es darunter zu lassen.
2. Verteilen Sie weißen Kies oder zerkleinerte weiße Steine unter den Paneelen. Diese Methode ist kostengünstig und behindert den Wasserabfluss nicht.
3. Oberflächen wie Beton werden mit reflektierenden Beschichtungen oder Geotextilien versehen, um die Reflektivität zu erhöhen.
Rückseitenseitige Leistungsverstärkungsauslegung von bifazialen Modulen
Damit bifaziale Photovoltaikmodule die doppelte Menge an Solarenergie erzeugen können, müssen ihre Konstruktionsmerkmale dies unterstützen. Dazu gehören die Verwendung von Glas oder einer transparenten Rückseitenfolie, eine größere Montagehöhe, der richtige Neigungswinkel, die Nutzung heller Oberflächen und eine minimale Verschattung der Rückseite. Die Technologie bifazialer Module ermöglicht eine höhere Leistung auf der Rückseite durch die Verwendung einer transparenten Rückseitenfolie oder einer Glas-Glas-Struktur, die eine bessere Lichtdurchlässigkeit gewährleistet.
Eine Verbesserung des Zellabstands kann ebenfalls zu einer höheren rückseitigen Leistungsausbeute beitragen. Je größer der Abstand zwischen den Zellen, desto leichter kann Licht hindurchtreten. Der Abstand sollte jedoch weder zu groß noch zu klein sein. Ist er zu groß, kann dies zu Energieverlusten führen, ist er zu klein, wird das Sonnenlicht schlecht reflektiert.
Die Montagekonstruktion und die Transparenz können auch die rückseitige Leistungsausbeute verbessern. Ein größerer Abstand ermöglicht eine optimale Reflexion der bifazialen Module. Neben Neigungswinkel und Reihenabstand sollte bei der Montagekonstruktion darauf geachtet werden, dass reflektiertes Licht nicht blockiert wird.
Berechnung des Gesamtwirkungsgrades der Stromerzeugung von bifazialen Modulen
Anders als bei monofazialen oder herkömmlichen Photovoltaikmodulen, bei denen nur eine Seite berücksichtigt wird, nutzen bifaziale Photovoltaikmodule zwei Seiten. Da sie Energie aus zwei Strahlungsquellen gewinnen, bewerten Ingenieure die Leistung anhand der effektiven Strahlungsintensität und der bifazialen Gewinnmuster. Bei bifazialen Modulen ergibt sich die Gesamtleistung aus der Summe der Leistung auf der Vorder- und Rückseite.
Das bifaziale System ist ein komplementäres System. Es mindert nicht die Bedeutung des Leistungszuwachses auf der Vorderseite und verdoppelt auch nicht den Ertrag. Im Gegenteil, es steigert ihn um 10–30 % stärker als monofaziale oder herkömmliche Photovoltaikanlagen. Bifaziale Solarparks erzielen mittlerweile jährliche Renditen von 20–30 %, insbesondere bei Berücksichtigung von Optimierungsfaktoren.
Umgebungen mit hoher Albedo profitieren stark von bifazialen Systemen. Sand, der eine hohe Albedo aufweist, wird in Wüstengebieten wie den Wüsten des Nahen Ostens oder in Wüstensolaranlagen eingesetzt, wodurch ein jährlicher Energiegewinn von 15–20 % erzielt wird.
Zusammenfassung
Die Einführung bifazialer Photovoltaikzellen in der modernen Solartechnik steigert nicht nur die Energieproduktion massiv, sondern eröffnet auch Wachstumspotenzial. Anwender können die Vorteile und Ergebnisse bifazialer Photovoltaikzellen besser verstehen.
Es gibt verschiedene Arten von bifazialen Modulen mit unterschiedlichen Funktionen. Je nach Bedarf können Anwender das für sie optimale Modul auswählen. Auch wenn die anfängliche Investition und der hohe Energieaufwand zunächst unerwünscht erscheinen mögen, machen die flexiblen Anwendungsmöglichkeiten, die Energieeinsparungen und die Umweltvorteile die Investition lohnenswert.
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