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Grundlagen

Poly- und monokristalline Module im Vergleich

Aufgrund unterschiedlicher Herstellungsverfahren unterscheiden sich polykristalline und monokristalline Photovoltaikmodule in Preis, Leistung und Aussehen. Lernen Sie die unterschiedlichen Modul-Eigenschaften kennen und entscheiden Sie, welches Modul für Ihr Haus am besten in Frage kommt.

Photovoltaik_Modul

Herstellungsverfahren der Module

Sowohl monokristalline, als auch polykristalline Module bestehen aus kristallinem Silizium, welches aus Quarzsand gewonnen wird. Silizium ist nach Sauerstoff das häufigste chemische Element der Erde.

Monokristalline Solarzellen enthalten reines kristallines Silizium. Der erste Produktionsschritt ist daher die Gewinnung von reinem Silizium. Anschließend wird das Silizium in Form eines Stabes aus der Schmelze gezogen. Dieser wird dann in hauchdünne Scheiben, die sogenannten Wafern, zerteilt. Im nächsten Schritt wird die Oberfläche der Solarzelle so verändert, dass der photovoltaische Effekt möglich wird. Schließlich werden elektrische Kontakte und eine Reflexschicht angebracht.

Bei polykristallinen Modulen wird zunächst ein Siliziumblock gegossen. Nach Abkühlung des Blocks entstehen Kristallstrukturen unterschiedlicher Größe. Von diesem Block werden einzelne Scheiben abgeschnitten. Jede Scheibe ist eine Solarzelle. Die Zellen werden schließlich zu einem Solarmodul zusammengeschlossen. Im letzten Schritt werden die kristallinen Solarzellen ebenfalls mit elektrischen Kontakten und der Reflexschicht versehen.

Die unterschiedlichen Eigenschaften der Module

Farbe

Da ein monokristallines Solarmodul aus reinem Silizium besteht, hat es eine gleichmäßige Oberfläche, in Verbindung mit einer dunkelblauen bis schwarzen Färbung. Auf polykristallinen Solarmodulen hingegen, ist eine Oberflächenstruktur vorhanden. Teilweise sind auch einzelne Kristallgrenzen erkennbar. Sie sind etwas heller als monokristalline Module und weisen eine bläuliche Färbung auf.

Polykristallines Solarmodul
polykristallines Modul von Luxor
monokristallines Modul von LG

Wirkungsgrad

Bei direkter Sonneneinstrahlung sind monokristalline Solarmodule, mit einem Wirkungsgrad von bis zu 22%, deutlich effektiver als polykristalline Module. Diese erreichen lediglich einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 15-20%.

Amortisationszeit

Man unterscheidet zwischen energetischer und wirtschaftlicher Amortisation.

Die wirtschaftliche Amortisationszeit ist die Zeit, nach der man durch ein Photovoltaikmodul mehr Geld eingenommen hat, als für seine Anschaffung ausgegeben wurde. Im Vergleich zu polykristallinen- und Dünnschichtmodulen, haben monokristalline Module durch Ihren erhöhten Preis eine leicht erhöhte Amortisationszeit.

Die energetische Amortisationszeit ist die Zeit, nach der ein Photovoltaikmodul mehr Energie erzeugt hat, als an Energie für seine Fertigung notwendig war. Seit 2000 hat sich der Energieaufwand (KEA) für die Produktion von Solarmodulen halbiert. Die energetische Amortisationszeit liegt heute für beide Modultypen bei unter zwei Jahren. Bei monokristallinen Modulen ist sie einige Monate länger.

Leistungsverluste und Schwachlichtverhalten

Über die Lebenszeit verlieren polykristalline Module weniger Leistung als monokristalline Module. Auch allgemein fällt der Leistungsverlust bei polykristallinen Modulen geringer aus, da sich monokristalline Zellen durch ihre schwarze Farbe stärker erhitzen und die Leistung von Photovoltaikmodulen bei zunehmender Temperatur abnimmt. Monokristalline Module hingegen weisen ein besseres Schwachlichtverhalten als polykristalline Module auf und erzielen bei schlechtem Wetter einen deutlich höheren Ertrag.

Insgesamt haben sowohl mono- als auch polykristalline Module eine lange Lebensdauer, sind leistungsfähig im Betrieb und wenig anfällig für Störungen. Daher sind beide Modularten bestens für den Einsatz auf Privatdächern geeignet.

Preisunterschiede

Die unterschiedliche Herstellungsverfahren haben letztlich auch einen Preisunterschied zur Folge. Durch Ihr günstiges Preis-Leistungsverhältnis sind polykristalline Module weiter verbreitet als monokristalline Module. Über 80% der heutzutage verbauten Module sind polykristallin.

Für welche Module soll ich mich entscheiden?

Aufgrund Ihres höheren Wirkungsgrades benötigen monokristalline Module weniger Fläche für die Erzeugung einer vergleichbaren Strommenge. Haben Sie lediglich eine begrenzte Dachfläche zur Verfügung, empfiehlt sich daher die Wahl von monokristallinen Photovoltaikmodulen. Trotz des erhöhten Modulpreises sind monokristalline Module hier sinnvoll. Denn mit jeder zusätzlichen selbsterzeugten Kilowattstunde (kWh) erhöhen Sie Ihren Eigenverbrauch und reduzieren Ihre Stromkosten deutlich. Dies kompensiert langfristig den erhöhten Anschaffungspreis.

Bei großen Dachflächen oder Freilandanlagen setzt man hingegen oft die polykristalline Zelltechnik. Hier spielt der Faktor verfügbare Fläche keine Rolle und die gleiche Leistung kann auch mit einer größeren Anzahl kostengünstigerer Module erreicht werden.

Letztlich spielen noch persönliche Präferenzen an die Optik der Module eine Rolle. Je nachdem ob einem blau oder schwarz besser gefällt. Diese Entscheidung wird gegebenenfalls auch durch die bestehende Farbe der Dacheindeckung beeinflusst.

 polykristalline Photovoltaikmodulemonokristalline Photovoltaikmodule
Vorteilepreisgünstighöherer Wirkungsgrad
niedrigerer Flächenbedarf
edle Optik durch dunkelblau bis schwarze Färbung
besseres Schwachlichtverhalten
Nachteilegeringerer Wirkungsgrad
mehr Flächenbedarf
Modulfarbe nicht frei wählbar
leicht erhöhter Anschaffungspreis

Weitere Modularten

Neben den gängigen poly- und monokristallinen Modulen existieren auf dem Markt einige weitere Modultypen.

Dünnschichtmodule

Dünnschichtmodule sind nach poly- und monokristallinen Modulen die drittbekanntesten Photovoltaikmodule. Es handelt sich hierbei um extrem dünne Solarzellen aus amorphem Silizium. Bei der Herstellung von Dünnschichtmodulen wird Silizium, Cadmiumtellurid oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) in einer rund ein Mikrometer dünnen Schicht auf ein Trägermaterial aufgedampft oder aufgesprüht. Anschließend verschaltet man das Modul und deckt es mit einer weiteren Glasschicht ab. Der große Vorteil dieser Module ist eine hohe Flexibilität, welche aus der geringen Dicke der Solarzelle resultiert. So können Dünnschichtmodule beispielsweise auch in Taschenrechnern eingesetzt werden. Ein Nachteil ist der geringe Modulwirkungsgrad von nur 6-10% und der dadurch stark erhöhte Flächenbedarf. Daher eignen sich Dünnschichtmodule nur selten für den Einsatz auf Hausdächern.

CIGS-Module

CIGS-Module sind eine Sonderform der Dünnschichtmodule. Optisch ähneln Sie Solarthermie Kollektoren, da Sie ebenfalls einen röhrenförmigen Absorber besitzen. Dieser ermöglicht es von allen Seiten direkte und indirekte Sonnenstrahlung aufzunehmen und in Strom zu wandeln. Daher sind CIGS- Module vor allem in den Morgen und Abendstunden effektiv. Auch im Winter, wenn der Anteil diffuser Strahlung steigt, erbringen CIGS-Module mehr Leistung als poly- und monokristalline Module. Die CIGS Technologie ist noch relativ jung. Der Modulwirkungsgrad liegt bei rund 15%, soll aber in den nächsten Jahren auf 20% gesteigert werden. CIGS Module eignen sich besonders gut für Flachdächer. Da die Module recht neu auf dem Markt sind, sind sie derzeit vergleichsweise teuer.

Hybrid-Module

Hybride sind Module, die sowohl Strom, als auch Wärme erzeugen. Die Module machen sich hauptsächlich die Tatsache zunutze, dass Photovoltaikmodule bei niedrigen Temperaturen eine höhere Leistung erbringen. Werden die Module zu heiß, können Sie über einen Kühlkreislauf gekühlt werden. Die abgeführte Wärme wird für die Warmwassererwärmung genutzt. Bisher konnte sich diese Technik jedoch noch nicht durchsetzen und wird daher auch nur vereinzelnd angeboten.

Photovoltaikanlage konfigurieren und passendes Modul finden

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