Backsheet: Alles, was Du wissen solltest (einfach erklärt!)

Was ist ein Backsheet?

Das Backsheet ist die Rückseitenfolie eines Solarmoduls. Vorn schützt eine Glasscheibe die Solarzellen, hinten übernimmt bei den meisten Modulen diese Kunststofffolie die Aufgabe. Sie ist die letzte Barriere zwischen den Zellen und der Witterung.

Die Folie muss drei Dinge gleichzeitig leisten: Sie hält Wasserdampf fern, sie widersteht jahrzehntelang der UV-Strahlung, und sie isoliert die stromführenden Teile des Moduls nach außen. Versagt eine dieser Funktionen, drohen Korrosion, Ertragsverluste und im schlimmsten Fall ein Sicherheitsrisiko. Forscher des Fraunhofer-Centers für Silizium-Photovoltaik weisen darauf hin, dass sehr oft die Kunststofffolien die Lebensdauer eines Moduls begrenzen und nicht die Zellen selbst.

Aufbau: drei Schichten, drei Aufgaben

Ein typisches Backsheet besteht aus drei miteinander laminierten Kunststoffschichten. Keine der Schichten könnte die Aufgabe allein erfüllen: Der Kern ist fest, aber UV-empfindlich, die Außenschicht ist wetterfest, aber dünn. Erst der Verbund ergibt den nötigen Schutz.

• Äußere Schicht (Luftseite): Sie widersteht UV-Strahlung, Regen und Temperaturwechseln. Meist besteht sie aus einem Fluorpolymer wie PVF (Handelsname Tedlar) oder PVDF (Handelsname Kynar).
• Kernschicht: Sie besteht aus dem Kunststoff PET, den man von Getränkeflaschen kennt. Sie gibt der Folie ihre Festigkeit und übernimmt den größten Teil der elektrischen Isolation.
• Innere Schicht (Zellseite): Sie verbindet das Backsheet mit der Einbettungsfolie, in der die Zellen liegen, und bremst zusätzlich den Wasserdampf.

Die Isolation ist dabei keine Nebensache. Die Module einer Anlage sind in Reihe geschaltet und arbeiten mit Systemspannungen von 1.000 bis 1.500 Volt. Die Norm IEC 62788-2-1 legt fest, welche mechanischen, elektrischen und thermischen Prüfungen eine Rückseitenfolie dafür bestehen muss, und zwar im Neuzustand und nach künstlicher Alterung.

Materialien: TPT, KPK und PPE im Vergleich

Backsheets unterscheiden sich vor allem im Material der Außenschicht. Die gängigen Kürzel beschreiben die Schichtfolge von außen nach innen: T steht für Tedlar (PVF), K für Kynar (PVDF), P für PET und E für EVA. Ein TPT-Backsheet hat also außen und innen eine PVF-Schicht und dazwischen den PET-Kern.

TPT: der Maßstab

TPT-Backsheets mit PVF-Außenschicht sind am längsten im Einsatz und gelten als Referenz für Haltbarkeit. Ihr Nachteil ist der Preis. Hinzu kommt der Fluorgehalt, der das Recycling am Ende der Lebensdauer erschwert.

KPK: günstiger, aber anfälliger für Risse

Backsheets mit PVDF-Außenschicht haben sich wegen ihres niedrigeren Preises stark verbreitet. Im Feld fallen sie häufiger durch Risse auf. Der Hersteller DuPont hat dafür rund 9 Millionen Module in 551 Anlagen mit zusammen knapp 3 Gigawatt untersucht. Der Anteil der PVDF-Folien mit Rissen in der Außenschicht stieg dort zwischen dem vierten und dem neunten Betriebsjahr von 5 auf 23 Prozent. Wichtig für die Einordnung: DuPont stellt selbst das Konkurrenzmaterial Tedlar her, die Zahl stammt also von einem Anbieter mit eigenem Interesse.

PPE: die fluorfreie Variante

PPE-Backsheets verzichten ganz auf Fluorpolymere. Das macht sie günstiger und einfacher zu recyceln. Dafür ist die Außenschicht aus PET weniger UV-beständig als PVF oder PVDF. Für das gemäßigte Klima in Deutschland ist das bei hochwertigen Folien meist unkritisch, in heißen und sonnenreichen Regionen ist das Risiko höher.

Polyamid: das warnende Beispiel

Wie teuer eine falsche Materialwahl werden kann, zeigen Backsheets aus Polyamid. Sie wurden weltweit in Anlagen mit mehr als 12 Gigawatt Leistung verbaut. Laut einer Studie von vier US-Forschungslaboren, darunter das National Renewable Energy Laboratory (NREL), traten Risse teils schon nach vier Jahren auf, und innerhalb von sieben Jahren fielen über 90 Prozent dieser Folien aus. Polyamid-Backsheets spielen deshalb bei neuen Modulen keine Rolle mehr, in älteren Anlagen sind sie aber noch zu finden.

Schäden erkennen und richtig reagieren

Ein geschädigtes Backsheet erkennt man an Rissen, abgelösten Schichten, Blasen oder Verfärbungen auf der Modulrückseite. Diese vorzeitige Alterung der Folie ist etwas anderes als die normale, langsame Degradation der Zellen und entwickelt sich oft deutlich schneller.

Typische Schadensbilder

Am gefährlichsten sind Risse. Die NREL-Studie beschreibt zwei Muster: Risse über den Zellverbindern und Risse in den Zwischenräumen der Zellen. In beiden Fällen können sie die gesamte Folie durchdringen. Ursache ist das Zusammenspiel von UV-Licht, das den Kunststoff chemisch abbaut und versprödet, und mechanischer Spannung durch Temperaturwechsel. Ein frühes Warnzeichen ist kreidiger weißer Abrieb, der an den Fingern haften bleibt, wenn man über die Rückseite streicht.

So macht sich der Schaden im Betrieb bemerkbar

Durch die Risse kann Feuchtigkeit an die stromführenden Teile gelangen. Die Folge sind höhere Leckströme, Abschaltungen des Wechselrichters, Ertragsverluste und im Extremfall Kurzschlüsse. In der Praxis zeigt sich das oft zuerst als Isolationsfehler am Wechselrichter, typischerweise morgens bei Tau oder bei Regen. Trocknet die Anlage ab, läuft sie wieder, bis zum nächsten feuchten Tag.

Was Sie tun sollten

Fotografieren Sie die Modulrückseiten und notieren Sie Datum und Fehlermeldungen des Wechselrichters. Lassen Sie anschließend einen Fachbetrieb den Isolationswiderstand messen. Berühren Sie gerissene Rückseiten nicht bei Feuchtigkeit, denn die Schutzisolierung ist dann nicht mehr sichergestellt.

Austauschen lässt sich ein Backsheet nicht, weil es fest mit dem Modul laminiert ist. Für Risse in der Außenschicht gibt es Reparaturbeschichtungen und Reparaturfolien, die die Isolation wiederherstellen sollen. Bei tiefen Rissen oder abgelösten Schichten bleibt nur der Modultausch.

Transparente Backsheets für bifaziale Module

Transparente Backsheets sind lichtdurchlässige Rückseitenfolien für bifaziale Module, deren Zellen Licht von beiden Seiten nutzen. Ein weißes Backsheet würde die Rückseite der Zellen abdecken, ein transparentes lässt das vom Boden reflektierte Licht durch.

Wie viel das bringt, hängt vor allem vom Untergrund und von der Montagehöhe ab. In Feldmessungen des NREL an nachgeführten Freiflächenanlagen lag der bifaziale Mehrertrag bei 7 bis 11 Prozent, im weltweiten Mittel errechneten die Forscher 9 Prozent. Über sehr hellen Böden sind bis zu 20 Prozent möglich. Auf einem Schrägdach mit geringem Abstand zur dunklen Dachhaut kommt dagegen kaum Licht an die Rückseite, der Vorteil ist dort entsprechend klein.

Gegenüber der Glas-Glas-Bauweise, die bei bifazialen Modulen üblich ist, spart das transparente Backsheet vor allem Gewicht. Dem steht gegenüber, dass eine Folie Wasserdampf nie so vollständig sperrt wie Glas und dass für transparente Folien noch weniger Langzeiterfahrung vorliegt als für weiße.

Backsheet oder Glas-Glas?

Glas-Glas-Module haben statt der Rückseitenfolie eine zweite Glasscheibe. Glas ist dicht gegen Wasserdampf und altert nicht durch UV-Licht, die typischen Folienschäden können hier also nicht auftreten. Der Preis dafür ist das Gewicht.

Der Gewichtsunterschied lässt sich leicht nachrechnen: Glas hat eine Dichte von etwa 2.500 kg pro Kubikmeter, eine 2 mm dicke Scheibe wiegt also 5 kg pro Quadratmeter. Bei einem Modul mit knapp zwei Quadratmetern sind das rund 10 kg zusätzlich. Auf einem Neubaudach spielt das selten eine Rolle. Bei älteren Dachstühlen, Leichtbauhallen und Carports kann die zusätzliche Flächenlast dagegen den Ausschlag geben.

Weiß, schwarz oder transparent

Die Farbe des Backsheets beeinflusst Optik und Ertrag. Ein weißes Backsheet wirft das Licht, das zwischen den Zellen hindurchfällt, teilweise zurück ins Modul und hält es kühler. Ein schwarzes Backsheet sorgt zusammen mit schwarzem Rahmen für das einheitliche Bild, das viele Hausbesitzer bei monokristallinen Modulen wünschen.

Schwarze Module werden in der Sonne wärmer, und wärmere Zellen liefern weniger Leistung. Wie stark, gibt der Temperaturkoeffizient im Datenblatt an. Der Minderertrag ist gering, aber vorhanden. Wer eine gute Hinterlüftung einplant, verringert den Effekt.

Recycling und Nachhaltigkeit

Das Backsheet ist beim Recycling von Solarmodulen einer der schwierigsten Bestandteile. Glas, Aluminiumrahmen und Metalle lassen sich gut zurückgewinnen, der Folienverbund aus mehreren Kunststoffen dagegen kaum sortenrein trennen.

Die Aufgabe wird größer: Die Internationale Agentur für Erneuerbare Energien (IRENA) schätzt, dass sich bis zur Mitte des Jahrhunderts weltweit bis zu 78 Millionen Tonnen Rohstoffe und Komponenten aus ausgedienten Solarmodulen ansammeln. Fluorhaltige Backsheets erschweren die Verwertung zusätzlich, weil bei ihrer Verbrennung fluorhaltige Abgase entstehen, die aufwendig gereinigt werden müssen.

Fluorfreie Backsheets auf PET-Basis und Glas-Glas-Module vermeiden dieses Problem. Parallel arbeitet die Forschung an langlebigeren Folien: Ein Verbundprojekt unter Beteiligung des Fraunhofer CSP entwickelt Rückseiten- und Einbettungsfolien für eine Modullebensdauer von mindestens 40 Jahren. Zum Vergleich: Üblich sind 25 Jahre Leistungsgarantie.

Checkliste für den Modulkauf

Der Backsheet-Typ steht im Datenblatt des Moduls oder lässt sich beim Hersteller erfragen. Die meisten Käufer achten nur auf Leistung und Preis. Ein Blick auf die Rückseite lohnt sich trotzdem, denn sie entscheidet mit darüber, ob das Modul seine Garantiezeit tatsächlich erreicht.

Wenn Sie mehrere Angebote vergleichen oder eine Photovoltaikanlage konfigurieren, fragen Sie den Anbieter ausdrücklich nach dem Backsheet-Typ. Ein seriöser Installateur kann die Frage beantworten.

Häufige Fragen (FAQ)

Fazit

Das Backsheet ist die unscheinbarste und zugleich eine der wichtigsten Schichten eines Solarmoduls. Es entscheidet mit darüber, ob die Anlage ihre Garantiezeit ohne Isolationsfehler übersteht. Die Erfahrungen mit Polyamid und einem Teil der PVDF-Folien zeigen, dass das Material den Unterschied macht.

Für den Kauf heißt das: nach dem Backsheet-Typ fragen, bewährte Materialien bevorzugen und bei ausreichender Dachstatik Glas-Glas als Alternative prüfen. Wer bereits eine Anlage betreibt, wirft bei der nächsten Wartung einen Blick auf die Modulrückseiten.

Quellen und Methodik

Jede Zahl in diesem Beitrag ist einer der folgenden Quellen zugeordnet oder im Text nachvollziehbar hergeleitet. Die Angaben zu PVDF-Folien stammen aus dem Feldbericht des Herstellers DuPont und sind im Text als Herstellerangabe gekennzeichnet. Das Mehrgewicht von Glas-Glas-Modulen ist aus Glasdichte und Scheibendicke berechnet. Die Einstufungen in den Vergleichstabellen sind qualitative Einordnungen.

1. Owen-Bellini et al.: Towards validation of combined-accelerated stress testing through failure analysis of polyamide-based photovoltaic backsheets, Scientific Reports (NREL, SLAC, Sandia, Lawrence Berkeley National Laboratory)
2. Pelaez, Deline et al.: Model and Validation of Single-Axis Tracking with Bifacial Photovoltaics, National Renewable Energy Laboratory
3. IRENA und IEA-PVPS: End-of-Life Management, Solar Photovoltaic Panels
4. IEC 62788-2-1: Sicherheitsanforderungen an polymere Front- und Rückseitenfolien von PV-Modulen, International Electrotechnical Commission
5. Fraunhofer CSP: Projekt Folie40, Rückseitenfolien für PV-Module mit mindestens 40 Jahren Lebensdauer