Das Wichtigste zusammengefasst
- Polykristalline und monokristalline Solarmodule gehören neben Dünnschichtmodulen zu den am weitesten verbreiteten Arten von Solarmodulen.
- Ob polykristallin oder monokristallin besser für Ihre Solaranlage geeignet ist, hängt in erster Linie von den spezifischen Anforderungen Ihres Projekts ab, einschließlich der verfügbaren Dachfläche, des Budgets und der gewünschten Effizienz.
- Wenn Ihnen nur eine kleine Dachfläche zur Verfügung steht, empfiehlt es sich, zu monokristallinen Modulen zu greifen. Sie sind besonders leistungsstark und benötigen im Vergleich zu anderen Modulen am wenigsten Fläche.
- Polykristalline Module sind zwar etwas weniger effizient, bieten jedoch den Vorteil geringerer Anschaffungskosten. Die geringere Effizienz macht sich darin bemerkbar, dass z.B. ein polykristallines 500-Watt-Modul größer ist als ein monokristallines Modul gleicher Leistung.
Einführung in Monokristalline und Polykristalline Solarmodule
Sowohl monokristalline als auch polykristalline Solarmodule bestehen aus Solarzellen, die aus dem Halbleitermaterial Silizium hergestellt werden. Aufgrund ihres Aufbaus aus Siliziumscheiben, sogenannten Wafers, zählen sie zu den Wafer-basierten Photovoltaikzellen. Ihr wesentlicher Unterschied besteht in der Zellstruktur. Je nach Kristallstruktur wird zwischen drei verschiedenen Zelltypen unterschieden: monokristallin, polykristallin sowie amorph.
Aufbau und Herstellung von mono- und polykristallinen Solarmodulen
Wie ihre Bezeichnungen bereits andeuten, bestehen monokristalline Solarmodule aus nur einem Siliziumkristall, während polykristalline Module aus mehreren Kristallen bestehen. Monokristalline Photovoltaikmodule zeichnen sich durch einen besonders hohen Wirkungsgrad aus, da sie aus einem einzelnen, hochreinen Siliziumkristall hergestellt werden. Dies vermeidet Leistungsverluste an den Kristallgrenzen. Polykristalline Module hingegen bestehen aus weniger reinem Silizium und weisen an den Kristallgrenzen Leistungsverluste auf. Der Herstellungsprozess von monokristallinen Modulen ist aufwendiger und teurer, was zu höheren Anschaffungskosten führt.
Wirkungsgrad und Leistung
Kristalline Solarzellen zeichnen sich im Vergleich zu anderen Technologien durch eine hohe Effizienz aus. Monokristalline Photovoltaikmodule weisen einen Wirkungsgrad von etwa 20 bis 30 Prozent auf, während polykristalline Module bei etwa 15 bis 17 Prozent liegen.
Neben dem Wirkungsgrad ist die sogenannte Performance-Ratio (PR) ein wichtiger Faktor, den Sie bei der Auswahl eines Solarmodultyps berücksichtigen sollten. Die PR gibt an, wie gut eine Solaranlage unter realen Betriebsbedingungen im Vergleich zu ihrem theoretischen Maximum arbeitet. Eine hohe PR bedeutet, dass die Anlage effizienter arbeitet und weniger Energieverluste durch Faktoren wie Temperatur, Verschattung oder Wechselrichterverluste auftreten.
Monokristalline Module haben nicht nur einen höheren Wirkungsgrad, sondern oft auch eine bessere PR, da sie bei hohen Temperaturen und geringerem Licht tendenziell stabilere Leistungen erbringen. Polykristalline Module können jedoch in Situationen mit optimalen Bedingungen (wie z.B. in kühleren Klimazonen) ebenfalls eine gute PR aufweisen.
Die Entscheidung für einen bestimmten Modultyp sollte daher nicht nur auf dem nominellen Wirkungsgrad basieren, sondern auch auf der zu erwartenden Performance-Ratio, insbesondere in Bezug auf die spezifischen Bedingungen Ihres Standorts und die geplante Nutzung.
Leistungsverluste und Schwachlichtverhalten
Die meisten Hersteller gewähren eine sogenannte Leistungsgarantie für Photovoltaikmodule. Üblicherweise wird ein maximaler Leistungsverlust von zehn Prozent innerhalb der ersten zehn Jahre und ein Verlust von maximal zwanzig Prozent ab dem elften Jahr versprochen. Dadurch können Sie sicherstellen, dass Ihr gewähltes Modell im Laufe der Zeit keine unerwarteten Leistungseinbußen aufweist.
Darüber hinaus kommt es sowohl bei monokristallinen als auch bei polykristallinen Solarmodulen bei schwachen Lichtverhältnissen und hohen Temperaturen zu einem gewissen Leistungsverlust. Durch ihren höheren Wirkungsgrad bieten monokristalline Module den Vorteil, dass sie auch bei Schwachlicht ein vergleichsweise besseres Leistungsverhältnis aufweisen.
Lebensdauer und Degradation
Kristalline Solarmodule weisen in der Regel eine lange Lebensdauer von über 30 Jahren auf. Selbstverständlich kommt es im Laufe der Jahre zu einem allmählichen Leistungsverlust. Nach Angaben der meisten Hersteller verlieren monokristalline Solarzellen jährlich etwa 0,3 bis 0,6 Prozent ihrer Leistungsfähigkeit. Polykristalline Solarzellen weisen in der Regel eine vergleichbare oder leicht höhere Degradationsrate auf. Studien legen jedoch nahe, dass die tatsächliche durchschnittliche Degradation oft niedriger ist als die angegebenen Werte und nur etwa 0,15 Prozent pro Jahr beträgt.
| Jahr | Leistungsverlust (%) bei mono- und polykristallinen Modulen |
|---|---|
| 1 | 0,3% – 0,6% |
| 5 | 1,5% – 3,0% |
| 10 | 3,0% – 6,0% |
| 15 | 4,5% – 9,0% |
| 20 | 6,0% – 12,0% |
| 25 | 7,5% – 15,0% |
| 30 | 9,0% – 18,0% |
Optik und Ästhetik
Ob polykristallin oder monokristallin die bessere Wahl ist, kann auch eine Frage der Ästhetik sein. Die verschiedenen Solarmodule unterscheiden sich hinsichtlich ihres Paneldesigns und ihrer unterschiedlich gefärbten Oberfläche voneinander. Kristalline Solarzellen haben eigentlich eine graue Farbe. Dennoch weisen fertige polykristalline und monokristalline Module unterschiedliche Farben auf. Dies liegt daran, dass die Siliziumkristalle mit einer Antireflexionsschicht versehen werden, die die Leistung der Zellen verbessert. Monokristalline Solarzellen werden dadurch dunkelblau bis schwarz. Durch ihren Aufbau aus zylindrischen Siliziumstäben erhalten sie eine achteckige oder quadratische Form mit abgerundeten Ecken. Polykristalline Solarzellen sind dagegen blau und weisen durch ihre Herstellung aus quaderförmigen Siliziumblöcken eine quadratische Form auf.
Preis-Leistungs-Verhältnis
Der Anschaffungspreis für monokristalline Solarmodule liegt bei etwa 200 bis 400 Euro pro Kilowatt-Peak Leistung. Polykristalline Module sind mit einem durchschnittlichen Preis von 150 bis 250 Euro pro kWp dagegen kostengünstiger. Mit dem Preisunterschied geht jedoch auch ein unterschiedliches Leistungsverhältnis einher. Mit monokristallinen Solarzellen benötigen Sie für die Produktion von einem Kilowatt-Peak Strom ungefähr 6 bis 9 Quadratmeter Fläche, mit polykristallinen Zellen dagegen bis zu 11 Quadratmeter. Durch ihren höheren Wirkungsgrad können monokristalline Module vor allem langfristig höhere Erträge generieren. Die durchschnittliche Amortisationszeit einer PV-Anlage beträgt zwischen 9 und 14 Jahren. Wie schnell sich Ihre Solaranlage amortisiert, hängt jedoch von zahlreichen weiteren Faktoren wie den lokalen Sonnenstunden, staatlichen Förderungen, den Installationskosten und den Strompreisen ab.
Umweltbilanz und Nachhaltigkeit
Die energetische Amortisationszeit gibt an, wie schnell Solarmodule den Energieaufwand, der bei der Herstellung entsteht, kompensieren. Kristalline Solarmodule weisen eine gute Umweltbilanz auf und erreichen eine schnelle energetische Amortisation. Monokristalline Module amortisieren sich durchschnittlich nach etwa 2,1 Jahren; polykristalline Module sogar bereits nach ungefähr 1,7 Jahren. Auch hinsichtlich ihrer Recyclingfähigkeit gelten kristalline Photovoltaikmodule als umweltfreundlich. Hersteller sind gesetzlich dazu verpflichtet, alte Solarmodule kostenlos zurückzunehmen und zu verwerten. In der Regel können 95 Prozent eines Moduls recycelt werden. Dabei werden nicht nur Hauptbestandteile wie Glas, Aluminium und Kunststoffe verwertet, sondern auch kleine Bestandteile wie Silizium, Kupfer und Silber.
Einsatzgebiete und Anwendung
Monokristalline Module eignen sich aufgrund ihrer herausragenden Effizienz insbesondere für kleinere Hausdächer. Sie ermöglichen es, aus kleiner Modulgröße den bestmöglichen Ertrag herauszuholen. Für eine Solaranlage auf einem Einfamilienhaus stellen sie in den meisten Fällen die effizienteste Wahl dar. Polykristalline Solarmodule kommen aufgrund ihres geringeren Wirkungsgrades und niedrigerer Anschaffungs- und Wartungskosten überwiegend auf großen Dachflächen und als Freiflächenanlagen in Solarparks zum Einsatz. Falls Ihnen eine große Installationsfläche zur Verfügung steht, können Sie auf diese Weise bei gleichen Kosten mehr Module installieren. Durch die Anlagengröße kann der geringere Wirkungsgrad kompensiert werden.
FAQ
Monokristalline Solarmodule sind mit einem Wirkungsgrad zwischen etwa 20 und 30 Prozent besonders effizient. Der Wirkungsgrad von polykristallinen Modulen beträgt dagegen ungefähr 15 bis 17 Prozent.
Theoretisch ist es möglich, monokristalline und polykristalline Solarmodule in einer Anlage zu mischen. Durch ihre verschiedenen elektrischen Eigenschaften kann es jedoch eventuell zu Leistungseinbußen kommen. Für eine maximale Effizienz ist es empfehlenswert, sich für Solarmodule eines Typs zu entscheiden.
Sowohl mono- als auch polykristalline Solarzellen zeichnen sich durch eine hohe Langlebigkeit aus und können oft über 30 Jahre verwendet werden. In der Regel weisen monokristalline Solarzellen aufgrund ihrer höheren Materialqualität und Herstellungspräzision eine etwas niedrigere Degradationsrate auf als polykristalline Zellen.