Unterschied: Polykristalline und Monokristalline Solarmodule

Nicht jede Solaranlage ist mit gleichen Solarzellen ausgestattet

In der Photovoltaik werden unterschiedliche Solarmodule eingesetzt. Diese können monokristallin oder polykristallin sein. Die Zellen unterscheiden sich bezüglich der Herstellung und des Aufbaus. Aber auch in der Funktionsweise und im Wirkungsgrad treten Unterschiede auf. Welche das genau sind, wird nachfolgend etwas näher beschrieben.

Die Herstellung der Solarzellen

Die Grundsubstanz aller Solarzellen bildet Silizium. Dieses Element kommt in unvorstellbar großen Mengen auf der Erde vor. In der Häufigkeitsrangfolge der auf der Erde vorkommenden Elemente belegt Silizium nach Sauerstoff den zweiten Platz. Das Silizium wird geschmolzen und dann werden daraus Stäbe gezogen. Die Stäbe werden in Scheiben geschnitten, sodass die Struktur monokristallin ist. Eine andere Herstellungsmöglichkeit besteht darin, das Silizium in größere Blöcke zu gießen und daraus dann die Scheiben zu schneiden. In diesem Fall ist es dann polykristallin. Doch der Unterschied lässt sich recht einfach erklären.

Was bedeutet monokristallin?

Durch das Schmelzen und die darauffolgende Abkühlung entstehen Siliziumkristalle. Sind diese monokristallin, dann weisen sie an allen Außenbereichen eine identische Form auf. Daher spielt es überhaupt keine Rolle, in welcher Art und Weise die Kristalle zusammengeführt werden. Es entstehen immer perfekte Verbindungen. Dadurch leiten sie den elektrischen Strom besonders gut. Die Übergangswiderstände sind aufgrund der symmetrischen Oberflächen der Kristalle sehr gering. Daher bieten monokristalline Solarzellen einen hohen Wirkungsgrad von etwa 19 Prozent. Das hört sich zunächst gering an, aber im Bereich der Photovoltaik ist das ein hoher Wert.

Besondere Vorteile der monokristallinen Solarmodule

Da diese Solarzellen einen höheren Wirkungsgrad als andere Solarmodule aufweisen, benötigen sie eine geringere Fläche auf dem Dach. Andersherum kann gesagt werden, dass mit der vorhandenen Dachfläche eine größere Menge an elektrischer Energie erzeugt werden kann. Monokristalline Solarzellen kommen aber auch dann zum Einsatz, wenn die Ausrichtung der Dachflächen nicht optimal ist. In solchen Fällen können sie immer noch eine ausreichende Menge Strom produzieren. Daher ist es in manchen Fällen gar nicht möglich, auf derartige Zellen zu verzichten.

Was bedeutet polykristallin?

Bei diesen Ausführungen entstehen aufgrund des Herstellungsprozesses keine gleichmäßig geformten Siliziumkristalle. Daher sind die Übergänge nicht immer perfekt geformt. Das führt dazu, dass die übertragbare Menge an elektrischem Strom etwas geringer ist. Der Wirkungsgrad liegt bei polykristallinen Solarzellen bei etwa 16 Prozent. Daher ist die Ausbeute an Solarenergie etwas geringer. Dieser Nachteil kann jedoch durch eine größere Fläche von Solarmodulen wieder ausgeglichen werden. Da die Herstellung dieser Module einfacher ist, entstehen auch nicht solche hohen Produktionskosten. Das kommt dann auch dem Kunden zugute, weil er für polykristalline Solarmodule einen geringeren Preis bezahlen muss.

Ein weiterer Vorteil der polykristallinen Siliziumkristalle besteht darin, dass sie auch bei schlechten Lichtverhältnissen noch elektrische Energie produzieren können. Sie müssen daher nicht immer im perfekten Winkel zur Sonne ausgerichtet sein.

Amorphe Solarzellen sind weit verbreitet

Im Bereich der Photovoltaik spielen die amorphen Zellen eine große Rolle. Die amorphen Solarmodule sind nichtkristallin. Daher erzielen sie einen geringeren Wirkungsgrad als kristalline Zellen. Bei der Herstellung der Zellen wird eine gasförmige Verbindung aus Wasserstoff und Silizium auf eine Trägerschicht aufgedampft. Deshalb werden derartige Zellen auch als Dünnschichtzellen bezeichnet. Der große Vorteil von amorphen Zellen besteht darin, dass sie auch bei schwachem oder diffusen Licht Strom in ausreichender Menge Elektrizität produzieren können.

Bei den amorphen Solarzellen verändert sich jedoch der Wirkungsgrad im Laufe der Zeit. Im neuen Zustand produzieren sie mehr elektrische Energie als angegeben. Dann lässt die Leistungsfähigkeit etwas nach. Nach ungefähr einem Jahr erreichen sie dann eine gleichmäßige Leistung, die über viele Jahre hinweg anhält.

Eine kleine Entscheidungshilfe

Möchte jemand zumindest den Eigenbedarf mit einer Photovoltaik Solaranlage decken, sind die monokristallinen Zellen empfehlenswert. Diese eignen sich auch dann, wenn nur kleine Dachflächen vorhanden sind. Zudem weisen die Solarzellen auch eine recht einheitliche blaue oder schwarze Farbe auf. Der optische Eindruck spielt für viele Hausbesitzer ebenfalls eine sehr wichtige Rolle.

Ist genug Dachfläche vorhanden, oder wird vielleicht auch eine Freilandanlage gewünscht, eignen sich zumeist die polykristallinen Solarzellen besser. Bei diesen Modulen ist der Wirkungsgrad zwar nicht ganz so hoch wie bei monokristallinen Ausführungen, aber dafür sind die Anschaffungskosten geringer. Die polykristallinen Anlagen weisen zumeist keine einheitliche Färbung auf. Trotzdem gehören sie zu den am meisten genutzten Solaranlagen.

Wie sieht es mit der Wirtschaftlichkeit aus?

Im Bereich der Wirtschaftlichkeit geht es in erster Linie um die Amortisation. Dabei wird aber zwischen einer wirtschaftlichen und einer energetischen Amortisation unterschieden. Die wirtschaftliche Amortisation beschreibt den Zeitraum, bis der Betreiber einer solchen Solaranlage in die Gewinnzone gelangt. Es müssen ja immer zunächst die Anschaffungskosten mit den Ersparnissen durch die Energieerzeugung gegengerechnet werden. Diese Zeitspanne kann je nach Anlagentyp und der Größe zwischen fünf und acht Jahren liegen. Nach diesem Zeitraum hat die Anlage so viel Energie erzeugt, dass die Anschaffungskosten wieder ausgeglichen sind.

Zur Herstellung einer Solaranlage wird natürlich auch eine Menge Energie verbraucht. Die aufgewendete Energie sollte auch nach einer möglichst kurzen Zeit wieder von der Anlage erzeugt werden, damit sie auch aus Sicht der Umwelt interessant ist. Die dafür benötigte Zeit wird auch als energetische Amortisation bezeichnet. Nach weniger als zwei Jahren haben polykristalline Solarmodule so viel Solarenergie erzeugt, wie zu ihrer Herstellung benötigt wurde. Bei monokristallinen Modulen dauert es aufgrund des aufwendigen Produktionsprozesses ein paar Monate länger.

Fazit

• Polykristalline Solarzellen sind sehr effektiv und kostengünstig in der Anschaffung.
• Monokristalline Zellen haben einen etwas höheren Wirkungsgrad, sodass sie eine geringere Dachfläche beanspruchen.
• Bei der Auswahl kommt es neben der vorhandenen Dachfläche auch auf die persönlichen Vorlieben des Eigentümers an.