Monokristalline Solarzellen: Vor- und Nachteile & Hersteller 2023

Was ist eine monokristalline Solarzelle?

Neben den polykristallinen Zellen gehört dieser Modultyp zu der Gruppe der Dickschicht-PV-Module. Ursprünglich für die Raumfahrt entwickelt, stellen Sie mit einem Marktanteil von über 80 % heute die am häufigsten verwendeten Variante dar. Sie werden, wie der Name („mono“) verrät, aus einem homogenen Silizium-Einkristall hergestellt, und nicht, wie ihre Schwester, aus mehrkristallinem Silizium. Das hat eine Menge Vorteile – und seinen Preis, denn ein solches homogenes Kristallgitter herzustellen, ist aufwendig.

Hierbei wird aus einer hochreinen Siliziumschmelze ein Stab gezogen, der kontrolliert abgekühlt, in Scheiben (sogenannte Wafer) geschnitten und dann weiterverarbeitet wird. Diese Solarmodule zeichnen sich besonders durch ihren hohen Wirkungsgrad aus und macht es zum effektivsten aller PV-Module.

Mono- vs. polykristalline Solarzellen

Beide Photovoltaikmodule gehören zu den Dickschichtmodulen und bestehen aus kristallinem Halbleitermaterial. (Dünnschichtmodule bestehen hingegen aus hauchdünnen, meist metallischen Schichten. Sie zeichnen sich durch ihr geringeres Gewicht und einen günstigeren Preis bei jedoch niedrigerem Wirkungsgrad aus.)

Bei polykristallinen Modulen spart man sich die aufwendige Produktion eines Einkristalls. Ihr Stromertrag ist jedoch geringer, da es an den Grenzbereichen der einzelnen Kristalle zu Energieverlusten kommt. Dafür ist ihre Herstellung bei vergleichbarer Lebensdauer 10–20 % günstiger. Aufgrund ihres geringeren Wirkungsgrades steigt auch der Flächenbedarf, um die gleiche Leistung wie mit monokristallinen PV-Modulen zu erzeugen.

Werden monokristalline Zellen aus hochreinem Silizium hergestellt, erkennt man das auch an ihrer Färbung und Struktur. Polykristalline Module haben eine bläuliche, etwas uneinheitliche Färbung. Mono-PV-Module erscheinen eher schwarz und bilden eine optisch einheitliche Oberfläche.

Die Leistung monokristalliner Solarzellen sinkt auch weniger ab als bei polykristallinen Solarzellen, wenn sich die Module durch die Sonneneinstrahlung erhitzen. Zudem altern sie ein wenig langsamer, d. h. ihr Wirkungsgrad (die

sogenannte Degradation) fällt über die Betriebsdauer weniger schnell.

Bei der Montage und Wartung der beiden Modularten gibt es keine Unterschiede. Ihr Wartungsaufwand ist generell gering. Beide Bauweisen sind nach ihrer Nutzung auch ähnlich gut recycelbar.

Kennwerte und Leistungsdaten von monokristallinen Modulen im Überblick

Monokristalline Solarmodule mit einer Nennleistung zwischen 300 und 400 Watt wiegen i. d. R. zwischen 18 und 23 kg. Ihr Wirkungsgrad ist mit 18 bis 22 % vergleichsweise hoch, wodurch der Flächenbedarf bei 6 bis 9 qm pro kWp liegt (im Vergleich dazu: 7–10 qm/kWp bei polykristallin). Der aktuelle Rekord liegt derzeit bei 25,03 % (HJT, 2023).

Bei einer Lebensdauer von typischerweise über 40 Jahren bieten die Hersteller oft eine Produktgarantie weit über die gesetzliche Gewährleistung hinaus. 25 bis 30 Jahre sind hier keine Seltenheit.

Was kosten monokristalline Solarmodule?

Die Kosten monokristalliner Solarmodule sind recht hoch, was am aufwendigen Herstellungsprozess und den hohen Wirkungsgraden liegt. Derzeit können Sie hier mit 1.150 bis 1.700 € / kWp rechnen (Polykristalline Module und Dünnschichtmodule: 750 bis 1.300 € / kWp). Mit dem Technologiefortschritt fallen die Preise stetig, wenn auch nicht mehr so deutlich wie noch vor 15 Jahren.

Zudem profitieren Sie seit dem 1. Januar 2023 vom Wegfall der Mehrwertsteuer auf Photovoltaikanlagen. Dieser Nullsteuersatz ist unabhängig vom gewählten Modultyp und gilt für alle Komponenten einer PV-Anlage, einschließlich Speicher.

Die Modulpreise variieren zwischen den einzelnen Herstellern mitunter deutlich. Es lohnt sich daher, vor Ort beim Solarteur zu vergleichen und sich unterschiedliche Angebote anzusehen. Welche Gesamtkosten anfallen, hängt von der Anzahl der Module und von der Gesamtleistung der PV-Anlage ab. Auch die Arbeitskosten des Solarteurs spielen natürlich eine Rolle. Vergleichen Sie daher vor der Beauftragung mehrere Angebote miteinander.

Amortisation bei monokristallinen Solarzellen

Monokristalline Module haben zwar einen höheren Anschaffungspreis, doch dank ihrer höheren Ausbeute amortisieren sie sich relativ schnell. Generelle Voraussetzung ist, dass die Module im richtigen Winkel auf sonnigen Dachflächen installiert werden. Ferner sind der Standort und etwaige Abschattungen zu beachten. Die stetig sinkenden Herstellungskosten wirken sich dabei natürlich positiv auf die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage aus, weshalb die Amortisationszeiten oft deutlich unter 10 Jahren liegen (typ. 5–7 Jahre). Nicht schlecht bei einer Modullebensdauer von gut 40 Jahren.

Neben dem Wohnort und der Anzahl der Sonnenstunden spielt auch die eingedeckte Fläche eine wichtige Rolle. Auch ob Sie Ihren selbstproduzierten Strom vorwiegend selbst nutzen, mit Solarbatterien zwischenspeichern, Ihr E-Mobil damit aufladen oder den Stromüberschuss verkaufen und von der Einspeisungsvergütung in das öffentliche Stromnetz profitieren, hat Einfluss auf Ihre Amortisationsrechnung.

Je unabhängiger Sie sich von Ihrem lokalen Stromanbieter machen, desto weniger werden Ihre Energiekosten von Steuern und Netzentgelte bestimmt. Ihr Solarteur hilft Ihnen sicherlich gerne bei Ihrer individuellen Wirtschaftlichkeitsberechnung.

Einsatzgebiete monokristalliner PV-Module

Die hohen Wirkungsgrade sind der Hauptgrund dafür, dass monokristalline Solarmodule als Photovoltaikanlagen auf vielen Dächern von Einfamilienhäusern und Bungalows zu finden sind. Auch als Ergänzung zu einer Solarthermie-Anlage oder als Hybridmodule (einer Kombination aus Solarthermie und Photovoltaik) sind monokristalline Solarzellen bestens geeignet. Selbst auf Wohnwagen, Wohnmobilen und als Eindeckung von Gartenhäusern oder Carports sind einzellige Solarmodule im Vergleich zum Poly-Solarpanel häufiger zu finden.

Eine innovative Neuerung sind bifaziale Solarmodule, bei denen beide Seiten eines PV-Moduls Energie erzeugen – die obere Fläche für das direkte Sonnenlicht und die untere für reflektiertes Licht. Dadurch steigt der Wirkungsgrad weiter (bis zu 25 % mehr Energieertrag als herkömmliche Module). Hier werden oft monokristalline mit polykristallinen Solarzellen kombiniert. Bifaziale PV-Module finden Anwendung bei der Montage über reflektierendem Untergrund, etwa als Carport oder Terrassenüberdachung oder in der Landwirtschaft.

Wie viel Fläche benötigen monokristalline Module?

Für die Erzeugung eines Kilowattpeaks Energie wird eine Fläche von 6 bis 9 Quadratmeter benötigt. Beträgt die vorhandene Dachfläche 50 Quadratmeter, lässt sich also durch den hohen Wirkungsgrad mit monokristallinen Solarzellen bis zu 8,3 kWp erzeugen. Wie viel Fläche insgesamt benötigt wird, hängt auch davon ab, ob die Solarmodule für die autarke Energieversorgung oder zur Stromersparnis installiert werden.

Je mehr Fläche für monokristalline Solarzellen zur Verfügung steht, desto schneller amortisiert sich die PV-Anlage. Auch wenn die Anschaffungskosten erstmal höher sind, sorgen die Vorteile von monokristallinen Modulen dafür, dass sich die Investition nach wenigen Betriebsjahren auszahlt. Durch die hohe Energieausbeute eignen sich monokristalline Solarzellen aber auch für kleine Flächen, zum Beispiel auf dem Wohnmobil oder als Balkonkraftwerk.

Nachteile monokristalliner Solarmodule

Der offensichtliche Nachteil monokristalliner Module ist ihr Anschaffungspreis. Der hohe Aufwand bei der Herstellung monokristalliner Solarzellen führt zu höheren Herstellungskosten, die deutlich über denen anderer Solarzellen liegen. Dank des höheren Wirkungsgrades werden zwar für die erforderliche Leistung weniger Module benötigt, auf die Wirtschaftlichkeit der Anlage hat dies aber keinen nennenswerten Einfluss.

Zudem sinkt die Energieausbeute monokristalliner Module bei schlechten Lichtverhältnissen. Generell sollten Solarzellen im Idealfall direkt zur Sonne ausgerichtet sein. Bei Abschattung oder diffusen Lichtverhältnissen schneiden Mono-PV-Module gegenüber anderen Solarmodulen etwas schlechter ab.

Monokristalline Solarzellen haben zudem eine schlechtere Umweltbilanz als polykristalline Solarzellen. Dies ist auf den enormen Aufwand bei der Herstellung und dem damit verbundenen Material- und Energiebedarf zurückzuführen. Sie sind jedoch ähnlich gut recycelbar wie die polykristalline Variante.

Hersteller monokristalliner Solarzellen

Nach dem Boom der deutschen Photovoltaik-Branche in den 2000er Jahren kommen die Solarmodule heute zumeist aus Asien. Dabei entfallen rund 75 % der weltweiten Modulproduktion (2021) auf China und die Top 5 der weltweit größten Solarzellenhersteller (Aiko, Tongwei, LONGi, Jinko Solar, Zhongli Talesun) liefern sich einen unerbittlichen Wettbewerb.

Doch auch die Solarindustrie in Europa, mit einem Marktanteil von ca. 4 %, ist, dank der Photovoltaik-Strategie der EU-Kommission, wieder etwas zuversichtlich. So soll bis 2025 insgesamt 20 Gigawatt an PV-Produktion in Europa neu entstehen. Hierbei geht es jedoch weniger um eine Kampfansage an die Marktführer, als um die Regionalisierung zur Deckung des Eigenbedarfs und Verringerung von Abhängigkeiten.

Deutschland ist nach wie vor einer der weltweit bedeutendsten Forschungs- und Entwicklungsstandorte im Bereich der Photovoltaik. Doch auch Solarmodule werden hier weiterhin gefertigt. Dabei legen deutsche Hersteller von Photovoltaikmodulen ihren Fokus unter dem Motto „Made in Germany“ vorwiegend auf hochwertige Systemkomponenten. Hier sind beispielhaft Firmen wie Solarwatt (Dresden), Heckert Solar (Chemnitz), Aleo-Solar (Prenzlau), Axitec (Böblingen) oder IBC Solar (Bad Staffelstein) zu nennen.

Verfügbarkeit monokristalliner Solarpanels

Mittlerweile setzen die Hersteller fast ausschließlich auf die monokristalline Technologie. Der höhere Wirkungsgrad monokristalliner PV-Module und verbesserte Produktionsverfahren haben die polykristallinen Module für den Privatgebrauch, z. B. für die Photovoltaikanlage auf dem Einfamilienhaus, weitestgehend verdrängt.

Die aktuell hohe Nachfrage und langen Lieferwege beeinflussen auch die Lieferzeiten der Module. Im Schnitt liegen die aktuellen Lieferzeiten bei rund 4,5 Monaten – ein guter Wert angesichts der langen Wartezeiten während der Pandemie von gut einem Jahr. Viele Anbieter haben gängige Varianten jedoch am Lager und können diese schneller liefern. Ihr neues Balkonkraftwerk halten Sie meist schon nach ein bis zwei Wochen in den Händen.

Fazit: Monokristallin vs. Polykristallin

Wie wir gesehen haben, überwiegen insgesamt die Vorteile der monokristallinen Solarmodule gegenüber der polykristallinen Variante. Sie sind zwar etwas teurer, doch langlebig und leistungsstark. Ihr Wirkungsgrad, die Optik und ihre Verfügbarkeit machen sie zu einer guten Wahl für Ihre eigene Photovoltaikanlage.