Monokristalline Solarzellen
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Monokristalline Solarzellen – Photovoltaikmodule

Bei der Produktion von Photovoltaikmodulen kommen überwiegend zwei Arten von Modulen zum Einsatz: mono oder polykristalline Solarzellen. Beide sind aus kristallinem Silizium und Quarzsand hergestellt, doch wieso unterscheiden sich die Eigenschaften der Solarzellen so stark?

Monokristalline Solarzellen wurden für den Einsatz im Weltraum entwickelt und unter anderem bei Satelliten zur Stromgewinnung genutzt. Die Module werden wegen ihres hohen Wirkungsgrades bei einem gleichzeitig geringen Flächenbedarf geschätzt und gerne in Photovoltaik Anlagen  verwendet. Monokristalline Module sind noch energieeffizienter, aber auch etwas teurer als polykristalline Solarzellen.

 

Monokristalline oder polykristalline Photovoltaik Module? Was ist die richtige Wahl?

Obwohl die Herstellung von monokristallinen Solarzellen so aufwendig ist, steigt ihr Marktanteil deutlich und verdrängen die polykristallinen Module.

Bei Ein- und Zweifamilienhäusern kommen immer mehr monokristalline Module zum Einsatz. Der Grund liegt im geringeren Flächenbedarf. Es lohnt sich für Sie, die etwas teureren Module zu investieren, wenn Sie einen möglichst hohen Stromertrag auch auf überschaubaren Flächen erzielen wollen.

Demzufolge werden die günstigeren polykristallinen Solarzellen meist nur noch auf großen Dachflächen, mit zeitweiser Verschattung installiert. Bei manchen Entscheidungen für eine Variante spielt die Optik auch eine entscheidende Rolle, einige Betreiber bevorzugen die hellblauen polykristallinen und andere die dunkelblauen bis schwarzen monokristallinen Module.

Vorteile und Nachteile von monokristallinen und polykristallinen Solarzellen

  Polykristalline Photovoltaikmodule Monokristalline Photovoltaikmodule
Vorteile: preisgünstig höherer Wirkungsgrad
  hellere Optik kleinerer Flächenbedarf
  bei Verschattung effektiver edle Optik durch dunkelblau bis schwarze Färbung
Nachteile: geringerer Wirkungsgrad höherer Preis
  größerer Flächenbedarf  
  Modulfarbe nicht frei wählbar  

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Aufbau und Herstellung monokristalliner Solarzellen

Die monokristallinen Solarzellen werden in aufwendigen Verfahren aus dem Halbleiter Silizium gewonnen. Bei dem Czochralski-Verfahren und auch bei dem Zonenschmelzverfahren entstehen monokristalline Barren.
Am beliebtesten, da am preiswertesten, ist das Czochralski-Verfahren. Dabei wird in das geschmolzene Silizium ein rotierender Metallstab mit einem sogenannten „Impfkristall“ in das flüssige Silizium getaucht, an dem die Kristallschicht „wächst“.

Das Zonenschmelzverfahren ist deutlich aufwendiger aber es erzeugt noch reineres Silizium als das Czochralski-Verfahren. Dazu wird ein gereinigter Siliziumstab mit polykristalliner Struktur genutzt. Dieser wird an einer bestimmten Stelle erhitzt und nimmt an der Schmelzzone eine monokristalline Struktur an. Diese Zone wandert anschließend den Stab herab und der Vorgang wird so lange wiederholt, bis hochreines monokristallines Silizium entsteht.

Diese Silizium-Barren werden anschließend mit Diamantsägen in dünne Scheiben, sogenannte „Wafer“, geschnitten. Durch die technische Weiterentwicklung konnte der Siliziumverbrauch deutlich gesenkt werden.

Das String Ribbon-Verfahren ist deutlich ressourcenschonender, denn es kann dabei bis zu 50 Prozent des Siliziums eingespart werden und ist deshalb besonders nachhaltig. Durch das geschmolzene Silizium werden Drähte gezogen, an denen sich durch die Oberflächenspannung ein Band aus Silizium bildet, das zu Wafern weiterverarbeitet wird.

Bei allen Verfahren werden die einzelnen Solarzellen miteinander seriell zu Solarmodulen verschaltet. Dadurch kann eine höhere Spannung der Solarmodule erzielt werden, was gerade für kleine Anlagen willkommen ist. Eine Parallelschaltung sorgt dagegen selbst bei teilweise verschatteten Modulen für eine relativ hoch bleibende Leistung.

Monokristalline Solarzellen werden meist in die „square-round“-Form gebracht. Das heißt, sie sind quadratisch und gut an ihren typischen abgerundeten Ecken zu erkennen. Die Färbung der Zellen reicht von Dunkelblau bis Schwarz. Ihre Lebensdauer beträgt rund 30 Jahre. Ein Modul wiegt etwa 17 Kilogramm und ist damit deutlich schwerer als Dünnschichtmodule.

Monokristalline Module mit hohem Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad von monokristallinen Solarzellen ist aus mehreren Gründen hoch. So entsteht kein Energieverlust an den Grenzen mehrerer Kristalle. Sie arbeiten bei Südausrichtung und mit wenig Schatteneinfall effektiver als polykristalline Zellen.

Diese beiden Faktoren führen dazu, dass der Wirkungsgrad von bis zu 22 Prozent und damit um rund 20 Prozent über dem von polykristallinen Zellen von 15 bis 20 Prozent liegt. Deswegen werden die hochwertigen Module besonders gerne bei kleineren Dachflächen verwendet.

Allerdings fällt der Leistungsverlust bei polykristallinen Zellen im Laufe ihrer Lebensdauer geringer aus, da sie sich weniger erhitzen als die dunkelblauen bis schwarzen monokristallinen Solarzellen. Beide Modularten verfügen in der Regel über eine lange Lebensdauer. Sie arbeiten zuverlässig und eignen sich gut für den Einsatz auf privaten Hausdächern.

FAQ: Fragen zu monokristallinen Solarzellen

Wie viel kW hat ein monokristallines Solarmodul?

Ein monokristallines Solarmodul besitzt eine Leistung von 0,3 bis 0,4 kWp.

Wie viele monokristalline Module für 1 kWp?

Für ein kWp werden rund drei monokristalline Photovoltaikmodule benötigt, das ist abhängig von Hersteller und den äußeren Bedingungen.

Was ist besser, polykristalline oder monokristalline Solarzellen?

Bei direkter Sonneneinstrahlung sind monokristalline Solarmodule mit einem Wirkungsgrad von bis zu 30% deutlich effektiver als polykristalline Module. Diese erreichen nur einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 15 bis 20%.

Wie lange halten monokristalline Solarzellen?

Solarmodule aus monokristallinen Solarzellen haben eine Lebensdauer von rund 30 Jahren. Sie haben eine dunkelblaue bis schwärzliche Färbung und wirken sehr gleichmäßig.

Was sind monokristalline Solarzellen?

Monokristalline Solarzellen werden aus monokristallinem Silizium gefertigt. Der Vorteil: Die Kristallgitter sind homogen, deswegen kommt es nicht zu einem Energieverlust in den Grenzbereichen zu den benachbarten Kristallen.

Was kosten monokristalline Solarmodule?

Monokristalline Solarmodule kosten zwischen 700 und 1.400 Euro pro kWp. Polykristalline Solarmodule sind etwas günstiger. Dünnschichtmodule liegen preislich im Mittelfeld.

Fazit

Der Preisunterschied zwischen monokristallinen und polykristallinen Solarzellen ist sehr gering und wird sich durch die technische Weiterentwicklung immer mehr annähern. Bei einer Lebensdauer von bis zu 30 Jahren und einer oft genauso langen Herstellergarantie lohnt sich der Aufschlag für die monokristallinen Solarzellen. Diese erzeugen auf kleiner Fläche mehr Strom als polykristalline Solarzellen und die Mehrkosten amortisieren sich bereits nach wenigen Monaten.

Holen Sie sich gerne bei Fragen zu diesem Thema Informationen bei unseren spezialisierten Partnern ein.

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