Polykristalline Solarzellen: Ein Vergleich mit monokristallinen Alternativen

Wer sich für ein Solarsystem entscheidet, steht vor der Frage: monokristalline Solarzellen oder polykristalline Solarzellen? Die Art der PV-Module bestimmt die Gesamtleistung des Systems und entscheidet darüber, ob eine Solaranlage finanziell lukrativ ist.

Monokristalline und polykristalline Solarzellen eignen sich beide für Heimsolarsysteme, unterscheiden sich aber in ihrer Effizienz, ihrem Erscheinungsbild und ihrem langfristigen Nutzen. Erfahren Sie in diesem Artikel, welche Vor- und Nachteile sie haben und wann sich die Polykristallin-Variante für Sie eignet.

Was sind monokristalline und polykristalline Zellen für Solarmodule?

Monokristalline und polykristalline Zellen für Photovoltaikmodule (PV-Module) sind die beiden beliebtesten Typen von Solarzellen für Wohnhäuser. Sie bestehen überwiegend aus kristallinem Silizium, einem chemischen Element, das zu den am häufigsten vorkommenden Materialien auf der Erde gehört.

Aufgrund seiner Halbleitereigenschaften eignet es sich hervorragend für die Herstellung der monokristallinen und polykristallinen Solarzellen, da es das Sonnenlicht für die Energieumwandlung absorbiert. Nach der Absorption des Sonnenlichts regt es in der PV-Anlage Elektronen an, die schließlich zu einem Stromfluss führen. So entsteht nutzbarer Strom.

Sowohl monokristalline (mono) als auch polykristalline (poly) Module verwenden kristalline Siliziumzellen. Die Herstellung unterscheidet sich jedoch deutlich.

Monokristalline Solarzellen

Das mono in monokristallin bezieht sich auf die Verwendung eines einzigen Siliziumkristalls bei der Herstellung. Der Kristall wird in einem Labor verarbeitet und in eine zylinderähnliche Form gegossen, Ingot genannt.

Die Hersteller von Solarmodulen schneiden die Siliziumblöcke erst in dünne Scheiben und anschließend in Achtecke, damit mehr Blöcke in ein Modul passen. Die Wafer werden zu Photovoltaikzellen geformt und in die Module des Solarpanels eingesetzt.

Die Verwendung von monokristallinen Solarzellen bietet einen höheren Wirkungsgrad als ein auf polykristallinen Zellen basierendes Modul, was zu einer effizienteren Stromerzeugung führt. Allerdings ist das Herstellungsverfahren kostenintensiv, was einen vergleichsweise hohen Preis für monokristalline Solarzellen bedeutet.

Außerdem entsteht bei diesem Verfahren ein Überschuss an Silizium, das in dieser Form nicht für monokristalline Panels wiederverwendet werden kann.

Polykristalline Panels

Polykristalline Solarzellen bestehen aus mehreren fragmentierten Siliziumkristallen. Einige Hersteller verwenden das überschüssige Silizium, das beim Herstellungsverfahren der monokristallinen Solarzellen anfällt. Der Siliziumkristall wird eingeschmolzen, um daraus polykristalline Solarzellen zu bilden. Diese polykristallinen Solarzellen werden geformt und in dünne Würfel geschnitten.

Siliziumbruchstücke neigen allerdings zu Fehlern in der Oberflächenstruktur, was zu einer geringeren Effizienz führt. Dafür lassen sich diese polykristallinen Solarzellen leichter und günstiger herstellen.

Außerdem lassen sich übrig gebliebene Kristalle aus dem monokristallinen Produktionsprozess wiederverwenden, was die Materialkosten für Silizium reduziert. Dies senkt den Preis für polykristalline Panels.

Vorteile und Nachteile: Wie unterscheiden sich monokristalline und polykristalline Solarmodule?

Monokristalline und polykristalline Solarmodule unterscheiden sich in verschiedenen Faktoren, darunter Gesamtkosten, Erscheinungsbild und Effizienz. Im Überblick wird deutlich, wie sich die Unterschiede zwischen Polykristallin und Monokristallin auf Ihre Photovoltaikanlage auswirken.

Durchschnittliche Kosten für Solarzellen

Der Herstellungsprozess hat den größten Einfluss auf den Preis von Solarzellen. Zur Herstellung monokristalliner Solarpanels ist ein komplexer Produktionsprozess notwendig und es wird hochwertiges, besonders reines Silizium benötigt.

Polykristalline Module werden mit Siliziumzellen geringerer Qualität hergestellt, von denen einige aus dem monokristallinen Produktionsprozess recycelt werden.

Diese Einsparungen führen zu niedrigeren Kosten. Weitere Komponenten der Solarpanel-Installation, einschließlich der Wechselrichter und der Verkabelung, verursachen bei beiden Paneloptionen einen vergleichbaren Kostenaufwand.

Der von Ihnen gewählte Paneltyp kann die Amortisationszeit des Systems beeinflussen, die in der Regel sechs bis zehn Jahre beträgt. Mit effizienteren Monozellen wandelt Ihr System mehr Energie um, was zu einer besseren Solarstromproduktion führt.

Da Solarstrom weniger kostet als fossile Brennstoffe, können diese Einsparungen die Amortisationszeit verkürzen. Polykristalline Module bieten nicht dieselben langfristigen Einsparungen, so dass sie die Amortisationszeit nicht verringern.

Wirkungsgrad der Solarzellen

Ein wichtiger Unterschied zwischen monokristallinen und polykristallinen Modulen ist ihr Wirkungsgrad. Bei Solarmodulen gibt dieser an, wie viel Sonnenlicht durch die Photovoltaik in Strom umgewandelt wird.

Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 15 % können zum Beispiel 15 % des einfallenden Sonnenlichts umwandeln. Polykristalline Solarzellen haben einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 13 % bis 16 %. Ist ein Modul monokristallin bestückt, liegt er zwischen 15 % und 23 %. Vor diesem Hintergrund ist klar, warum sich viele für monokristalline Zellen entscheiden: Sie produzieren bei gleicher Fläche unter gleichen Bedingungen mehr Strom. Meist ist der Gewinn so hoch, dass er Unterschiede der Anschaffungskosten ausgleicht.

Erscheinungsbild der Module

Viele Hausbesitzer haben eine persönliche Vorliebe für das Aussehen ihrer Solarmodule. Wenn Ihnen die Ästhetik Ihres Hauses wichtig ist, sind monokristalline Module möglicherweise die bessere Wahl. Diese Panels sind schwarz und passen besser zu den meisten Dachtypen. Polykristalline Panels haben einen blauen Farbton, wodurch sie auf Dächern schnell auffallen.

Platz auf dem Dach

Der Platz auf dem Dach beeinflusst die Entscheidung zwischen Mono- und Polymodulen. Da monokristalline Solarmodule effizienter sind, brauchen sie weniger Platz für die gleiche Leistung.

Daher benötigen Hausbesitzer weniger monokristalline Zellen, um ihr Haus effektiv mit Strom zu versorgen. Diese Panels sind eine gute Wahl für Häuser mit wenig Dachfläche.

Das Gegenteil ist der Fall bei polykristallinen Modulen. Aufgrund ihrer geringeren Effizienz werden mehr polykristalline Solarzellen erforderlich, um den Energiebedarf Ihres Hauses zu decken. Außerdem benötigen Sie ausreichend Platz, um diese zusätzlichen polykristallin konzipierten Panels unterzubringen. Interessant ist diese Technik daher für Dächer von Gewerbeimmobilien oder landwirtschaftlich genutzten Hallen.

Typische Lebensdauer von Solarzellen

Die meisten kristallinen Solarzellen haben eine Haltbarkeit von etwa 25 Jahren. Dies entspricht der einer typischen Garantie, die für diese Form gewährt wird.

Bei regelmäßiger Wartung können diese Panels jedoch länger als die 25-Jahres-Garantie des Herstellers halten. Polykristalline Module können 25 bis 35 Jahre problemlos arbeiten, während monokristalline Module bis zu 40 Jahre ihren Dienst verrichten. 

Obwohl Panels jahrzehntelang halten können, verlieren sie mit der Zeit an Effizienz. Tests haben ergeben, dass bei Solarzellen mit einer durchschnittlichen Degradationsrate von 0,5 % pro Jahr gerechnet werden muss.

So stark sinken Leistung und Wattzahl. Hocheffiziente Solarzellen haben eine höhere Wattleistung und einen höheren Wirkungsgrad, so dass sich ein Leistungsabfall nicht so stark bemerkbar macht. Bei Solarzellen mit geringerer Effizienz kann ein Leistungsabfall stärkere Auswirkungen haben.

Der Temperaturkoeffizient bei Solarzellen

Die Hersteller testen die Leistung von Solarmodulen unter Standardbedingungen. Zwischen 1 und 35 Grad Celsius erreichen die Panels ihren maximalen Wirkungsgrad, außerhalb dieses Bereichs sinkt er jedoch.

Der Temperaturkoeffizient gibt an, wie stark die Stromerzeugung eines Moduls bei extremen Temperaturen abnimmt. Je höher der Temperaturkoeffizient ist, desto schlechter schneidet ein Modul bei extremen Wetterbedingungen ab.

Monokristalline Solarzellen haben einen niedrigen Temperaturkoeffizienten und schneiden bei extremen Temperaturen gut ab. Polykristalline Module haben einen höheren Temperaturkoeffizienten und sind in der Regel in heißen Klimazonen weniger leistungsfähig. Das alles sorgt dafür, dass für Dachanlagen häufiger monokristalline Varianten verwendet werden.

Welche anderen Arten von Solarmodulen gibt es?

Dünnschicht-Solarmodule sind eine Alternative zu kristallinen Solarzellen. Sie verwenden dünne Schichten von PV-Materialien, sind flexibler und haben ein flacheres Erscheinungsbild als herkömmliche Zellen.

Allerdings haben sie einen niedrigen Wirkungsgrad von 8 bis 14 %. Diese Solarpanels sind zudem nicht so langlebig wie ein kristallines PV-Modul und die durchschnittliche Lebensdauer liegt bei lediglich 10 bis 20 Jahren.

Dünnschicht-Solarmodule eignen sich am besten für kleine Solarprojekte, die eine geringere Stromproduktion erfordern.

Monokristallin oder polykristallin: Welches Solarmodul ist das richtige für Sie?

Die Bauart der Solarmodule, die Sie installieren, wirkt sich auf die Systemleistung, die Stromproduktion und die Amortisationszeit aus. Monokristalline Module kosten mehr, bieten aber einen höheren Wirkungsgrad und eine bessere Leistung bei extremen Temperaturen. Außerdem haben sie ein unauffälligeres Design und benötigen weniger Module für die Installation.

Polykristalline Panels sind kostengünstiger, haben aber einen geringeren Wirkungsgrad und benötigen mehr Dachfläche. Bei polykristallinen Solarzellen ist das blaue Aussehen auffälliger, was sich auf die Attraktivität Ihres Hauses auswirken kann.

Wir empfehlen, Angebote von mindestens drei Solarfirmen einzuholen und deren Auswahl an monokristallinen und polykristallinen Zellen in einen direkten Vergleich zu stellen. Prüfen Sie die Effizienzwerte, Eigenschaften, Lebensdauer, Garantieleistungen, Verfügbarkeit – und orientieren Sie sich dann an den Kosten.

FAQ – die häufigsten Fragen zu monokristallin oder polykristallin konzipierten PV-Modulen

Was sind P-Typ-Solarzellen und N-Typ-Solarzellen?

P-Typ-Zellen werden normalerweise aus einem mit Bor dotierten Siliziumwafer hergestellt. Da Bor ein Elektron weniger als Silizium hat, entsteht eine positiv dotierte Zelle. P-Typ-Zellen unterliegen einem lichtinduzierten Abbau, der aufgrund der Lichteinwirkung zu einem anfänglichen Leistungsabfall führt.

N-Typ-Zellen sind mit Phosphor dotiert, der ein Elektron mehr als Silizium hat, wodurch die Zelle negativ dotiert sind. N-Typ-Zellen sind immun gegen Bor-Sauerstoff-Defekte und werden daher nicht durch lichtinduzierten Abbau (LID) beeinträchtigt.

Was sind PERC-Zellen?

PERC steht für Passivated Emitter and Rear Cell Technology. PERC-Zellen zeichnen sich durch eine zusätzliche Materialschicht auf der Rückseite des Solarpanels aus, die sogenannte Passivierungsschicht.

Stellen Sie sich die Passivierungsschicht wie einen Spiegel vor. Sie reflektiert Licht, das durch das Panel dringt, und gibt ihm eine zweite Chance, von der Solarzelle absorbiert zu werden. Die Zelle absorbiert mehr Sonnenstrahlung, was zu einer höheren Effizienz des Panels führt.

Was sind halbgeschnittene Solarzellen?

Halbgeschnittene Zellen sind genau das, wonach sie klingen: in zwei Hälften geschnittene Solarzellen. Die geringere Größe halbgeschnittener Zellen bietet ihnen einige inhärente Vorteile.

Solarzellen transportieren elektrischen Strom durch Bänder, die benachbarte Zellen in einem Panel verbinden. Ein Teil dieses Stroms geht durch den Widerstand verloren. Da halbierte Zellen halb so groß sind wie herkömmliche Zellen, erzeugen sie nur die Hälfte des elektrischen Stroms. Ein geringerer Strom zwischen den Zellen bedeutet einen geringeren Widerstand, was letztendlich zu einer höheren Effizienz der Zelle führt.

Darüber hinaus ist eine Photovoltaikanlage mit halbgeschnittenen Zellen schattentoleranter, soll heißen, sie produziert mehr Strom, selbst wenn Schatten auf die Kristalle fällt.

Was sind bifaziale Solarmodule?

Bei bifazialen Solarmodulen handelt es sich um Module, die auf beiden Seiten mit leitfähigem Material behandelt sind. Sie sind so konzipiert, dass sie das reflektierte Sonnenlicht nutzen, das auf die rückwärtige Seite des Panels trifft.

Theoretisch klingt das nach einer großartigen Idee, da sie die leitfähige Oberfläche des Solarpanels verdoppeln. In der Praxis erfordern bifaziale Panels jedoch einen kostenintensiveren Montageaufbau, um einen echten Nutzen aus der Technologie zu ziehen.

Bifaziale Panels sind deutlich teurer in der Installation, und die geringfügigen Gewinne im Bereich des Wirkungsgrades reichen derzeit nicht aus, um die zusätzlichen Installationskosten auszugleichen. Bifacial-Panels sind noch nicht reif für den Durchbruch in Deutschland, doch die Nachteile könnten sich mit der Weiterentwicklung der Technologie ändern.

Ist die Lebenserwartung bei einer polykristallinen Solarzelle höher?

Generell sollten Solarpanels etwa 25 Jahre störungsfrei ihren Dienst versehen. Bei polykristallinen Solarmodulen lässt sich diese durch gute Pflege auf bis zu 35 Jahre verlängern, bei einer monokristallinen Photovoltaik sind sogar bis zu 40 Jahre möglich.