Monokristalline Solarzellen und Photovoltaikmodule

  • Monokristalline Solarzellen von Antaris

    Monokristalline PV-Module erkennt man an ihrer homogen schwärzlichen Färbung. (Foto: Antaris)

  • Polykristalline Solarmodule von Viessmann

    Polykristalline PV-Module schimmern charakteristisch bläulich, da ihre Solarzellen aus Einzelkristallen zusammengesetzt sind. (Foto: Viessmann)

  • Dünnschichtmodul auf einem Schwörer-Haus

    Schick und auch in weniger idealer Lage und Belichtung effizient: Dünnschicht-PV-Module, hier als Fassadenverkleidung. (Foto: Schwörerhaus)

Monokristalline Solarzellen vs. polykristalline Solarzellen – Welche sind besser?

Wer die Wahl hat, hat die Qual. Viele Hausbesitzer wünschen sich eine Solaranlage auf dem Dach, scheuen aber die Kosten oder wissen nicht, welche die Richtige ist. Lieber leistungsstarke monokristalline Solarzellen oder die preisgünstigere polykristalline Variante? Oder etwa die noch günstigeren Dünnschicht-PV-Module? Wir geben einen Überblick und erklären, worauf es ankommt und welches Modul sich für welches Dach eignet.

Was ist Photovoltaik?

Photovoltaik (PV) ist eine Methode zur Erzeugung elektrischen Stroms durch die elektromagnetischen Strahlen der Sonne, die namengebenden Photonen. Treffen die auf eine photovoltaische Zelle (auch Solarzelle genannt), bringt die Strahlung dort Elektronen in Bewegung. Dadurch entsteht in der angeschlossenen Leitung ein Stromfluss.

Für die häusliche Stromerzeugung werden sowohl Module aus monokristallinen Zellen als auch polykristalline PV-Module oder Dünnschicht-PV-Module eingesetzt.

Was sind Photovoltaikmodule?

Sowohl monokristalline Solarzellen als auch polykristalline Solarzellen bilden Photovoltaik-Module (PV-Module). Sie unterscheiden sich im Aufbau der Siliziumkristalle. Demzufolge gibt es monokristalline und polykristalline PV-Module.

Die klassische Solarzelle besteht hauptsächlich aus Silizium, dessen Grundstoff wiederum Quarzsand ist. Er kommt in großen Mengen in der Natur vor und ist für die Halbleitertechnik nahezu ideal. Neben Silizium wird eine Kontaktschicht benötigt, die häufig aus Aluminium oder Kupfer besteht.

Neben Silizium kommen zunehmen auch andere stromerzeugende Substanzen zum Einsatz, die in extrem dünnen Schichten auf flache und sogar auf flexible Trägermaterialien aufgebracht werden können. Hier spricht man von Dünnschichtmodulen. Meist werden mehrere Photovoltaikmodule zu einer PV-Anlage zusammengefasst. Damit die Photovoltaikanlage möglichst effizient ist, müssen die verschalteten Solarzellen gleichartig sein. Je nachdem wie die Siliziumkristalle aufgebaut sind, unterscheidet man folgende Solarmodule:

Monokristalline Solarmodule

Monokristalline PV-Module gehören zu den Dickschicht-Modulen. Sie bestehen aus Silizium-Solarzellen mit reinem Silizium. Dessen Struktur besteht aus einem einheitlichen, homogenen Kristallgitter. Sie erkennen diese Module an ihrer dunklen, fast schwarzen Farbe und der gleichmäßigen Oberfläche. Monokristalline Zellen haben in punkto Leistung die Nase vorn. Ihr Vorteil: hoher Wirkungsgrad und damit hoher Ertrag. Das macht sie vor allem für kleine, nach Süden ausgerichtete Dachfläche attraktiv. Nachteil: Ihre Herstellung ist aufwendig und mit einem hohen Zeit- und Energiebedarf verbunden. Daher sind sie auch teurer als polykristalline PV-Module.

Polykristalline Photovoltaikmodule

Auch polykristalline PV-Module gehören zu den Dickschicht-Modulen. Ihre Silizium-Solarzellen bestehen aus Scheiben mit einer eisblumenartigen Kristallstruktur. Erkennbar sind die polykristallinen Solarzellen an ihrer charakteristischen blau glitzernden Oberfläche, die je nach Lichteinfall hellere und dunklere Strukturen zeigt. Polykristalline Photovoltaik-Module haben einen niedrigeren Wirkungsgrad als monokristalline Module, erbringen also einen niedrigeren Ertrag. Ihre Herstellung ist jedoch weniger aufwendig und ihre Umweltbilanz besser, da für die Herstellung der Module kleinere Energiemengen notwendig sind. Daher können polykristalline PV-Module günstiger angeboten werden. Besonders für große Dachfläche ist das ein entscheidendes Argument. Ein weiterer Vorteil: Polykristalline Solarzellen verlieren über ihre Lebensdauer weniger Leistung pro Jahr als monokrostalline Solarzellen im Vergleich. In Photovoltaikanlagen sind sie am häufigsten installiert.

Dünnschicht-Photovoltaikmodule

Dünnschicht-PV-Module sind sehr flach, leicht und rahmenlos. Sie bestehen aus einer nichtkristallinen Siliziumschicht, die etwa 100-mal dünner ist als bei mono- und polykristallinen Solarmodulen. Diese hauchdünne stromerzeugende Schicht wird meist auf ein flaches Trägermaterial wie zum Beispiel Glas gedampft. Dünnschicht-Module lassen sich automatisiert und in großen Mengen herstellen. Das macht sie im Preis günstiger als mono- oder polykristalline Photovoltaikmodule. Ihr Wirkungsgrad liegt jedoch unter dem der anderen Module.

Der Vorteil der Dünnschicht-PV-Module neben dem niedrigeren Preis kommt bei schwachen Lichtverhältnissen und sehr hohen Temperaturen zum Tragen. Sowohl die Erwärmung durch starke Sonneneinstrahlung als auch Wolken vor der Sonne verringern ihre Leistung geringfügiger, als das bei mono- oder polykristallinen Photovoltaikmodulen der Fall ist. Dünnschicht-Photovoltaikmodule eigen sich daher besonders für sehr große Flächen jenseits der perfekten Süd-Ausrichtung oder des idealen Neigungswinkels, zum Beispiel als senkrecht montierte Fassadenplatten. Bei der Verwendung für PV-Anlagen sind Dünnschicht-Photovoltaikmodule jedoch nicht weit verbreitet.

Fazit: monokristallin oder polykristallin?

PV-Module werden im Einfamilienhaus meist auf dem Dach und manchmal auch an der Fassade angebracht, können jedoch zusammengefasst zu größeren Solarkraftwerken auch auf Flächen am Boden montiert werden.

Zusammenfassend kann man sich sagen: Monokristalline Solarzellen benötigen mit ihrem hohen Wirkungsgrad weniger Fläche, um eine bestimme Strommenge zu erzeugen. Sie sind daher besonders für kleinere Dachflächen sinnvoll. Bei großen Dachflächen lohnen sich eher die kostengünstigeren polykristallinen Photovoltaikmodule, auch wenn sie weniger Leistung erbringen. Sie bieten das beste Preis-Leistungs-Verhältnis und gleichen den Leistungsunterschied durch ihre höhere Anzahl wieder aus. Neben Wirkungsgrad und Budget spielt natürlich auch der persönliche Geschmack eine Rolle – je nachdem ob Ihnen schwarz oder blau besser gefällt.

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