Monokristalline Solarmodule: Wirkungsgrad und Herstellung der monokristallinen Solarzellen

Monokristalline Solarmodule mit schwarzer Färbung

Die Entscheidung fällt nicht immer leicht. Bei der Planung einer Photovoltaikanlage gibt es viele Komponenten und Parameter, die die Wirtschaftlichkeit und die Effizienz der neuen Solaranlage beeinflussen können. Darum sollte man die Wahl der passenden Hardware auch nicht auf die leichte Schulter nehmen. Ein Thema, das viele Besitzer von Photovoltaikanlagen oder solche, die es werden wollen, beschäftigt, sind die Unterschiede der verschiedenen Solarmodule, die wir bereits in unserem Artikel über Kosten und die Funktionsweise von Solarmodulen angesprochen haben.

Welche haben den höchsten Modulwirkungsgrad? Welche sind besonders langlebig? Welche produzieren nur bei direkter Sonneneinstrahlung Energie und wo ist überhaupt der Unterschied zwischen monokristallinen Solarzellen und polykristallinen Solarmodulen?

Wir verraten es Ihnen und geben Ihnen die wichtigsten Infos über monokristalline Module, die Sie benötigen, um eine fundierte Entscheidung zu treffen. Erfahren Sie mehr über die Solarzellenherstellung und Komplettangebote von Energieversum.

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Die Module im Überblick

Zunächst wollen wir uns einen groben Überblick über die monokristallinen Module verschaffen. Besonders beliebt sind sie in der Photovoltaik aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads. Sie erreichen im Vergleich zu anderen Solarzellentypen, darunter polykristalline Module oder Dünnschichtmodule, eine hohe Leistung. Für das Fertigungsverfahren monokristalliner Solarmodule braucht es hochreines monokristallines Silizium.

Erkennen können wir die monokristallinen Photovoltaikmodule schon auf den ersten Blick. Sie haben eine schwärzliche Färbung, während polykristalline Zellen eher eine bläuliche Färbung aufweisen. Das liegt daran, dass sie unterschiedliche Herstellungsverfahren nutzen – wie diese im Detail funktionieren, schauen wir uns im Folgenden genauer an.

Klar ist jedoch auch, ein hochwertiges Solarmodul hat auch seinen Preis. Ein erhöhter Anschaffungspreis ist also die Schattenseite der monokristallinen Solarzellen. Warum sich monokristallin trotzdem lohnt und was eine besonders hohe Energieausbeute damit zu tun hat, verraten wir Ihnen gern.

Was ist ein monokristallines Solarmodul?

Monokristalline PV-Module bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium. Die Herstellung einzelner monokristallinen Zellen ist im Vergleich zu polykristallinen aufwendiger und hat aufgrund dessen auch eine etwas schlechtere Umweltbilanz. Diese Tatsache macht die Leistung monokristalliner Module jedoch wieder gut – denn der Wirkungsgrad monokristalliner PV-Module liegt bei rund 20 % – mit dieser Leistung kann sich kein anderes Solarmodul messen.

Um diesen Wert einmal einordnen zu können: Polykristalline Solarmodule haben einen Wirkungsgrad von 14 bis 18 %, Dünnschichtmoule liegen bei 5 bis 10 %. Das ist auch der Grund, warum sich monokristalline Solarzellen immer stärker am Markt durchsetzen und mehr Solarstrom produzieren. Ursprünglich lag der Einsatzbereich monokristalliner Module übrigens in der Raumfahrt und wurde speziell dafür entwickelt.

Inzwischen haben die Module auf immer mehr deutsche Dächer geschafft. Doch wie erreichen die einzelnen Solarzellen eine solch hohe Leistung? Der Grund liegt in der Herstellung und dem speziellen Aufbau der Solarpanele, darum schauen wir uns diese einmal genauer an.

Wirkungsgrad der Solarzellen

Die Solarzellenherstellung

Die monokristallinen Solarzellen werden aus reinem Silizium gefertigt. Der große Unterschied zur Fertigung von polykristallinen Varianten ist es, dass monokristalline Zellen (wie der Name schon verrät) aus nur einem Kristall entstehen. Zu deren Herstellung eignen sich verschiedene Methoden, darunter das Czochralski-Verfahren oder das String Ribbon-Verfahren.

Zur Fertigung der Zellen werden zunächst kristalline Stäbe geschmolzen. Aus der Siliziumschmelze werden dann einkristalline Stäbe gezogen und in dünne Scheiben gesägt. Diese bezeichnet man gemeinhin als Wafer. Nun haben wir einzelne Solarzellen, die dann wiederum miteinander verbunden und verkapselt werden und so das fertige Photovoltaikmodul ergeben. Auf den Dächern werden dann mehrere Module verbunden und bilden so einen elementaren Teil der Photovoltaikanlage. Dass monokristalline Module so aufwendig hergestellt werden, hat einen höheren Anschaffungspreis zur Folge.

Jedoch wird durch den Einsatz der monokristallinen Variante verhindert, dass an den Grenzbereichen der Kristalle Energie verloren geht – so tragen monokristalline Solarmodule zur Steigerung des Wirkungsgrades bei der Solarstromerzeugung bei.

Wie lange halten monokristalline Solarzellen?

Ein weiterer Vorteil, den ein monokristallines Solarmodul mitbringt, ist seine Langlebigkeit. Es ist sehr robust und verspricht eine lange Lebensdauer. Bei normaler Nutzung und Pflege ist davon auszugehen, dass ein monokristallines Modul 30 Jahre auf dem Dach für grünen und sauberen Strom sorgen kann. Diese Kennzahl lässt schon vermuten, warum es sich häufig lohnt, auf ein teureres, aber dafür hochwertiges Modul zu setzen, das über die Lebensdauer hinweg mehr Energie produziert, als es Alternativen könnten.

So fällt die Wahl bei neuen Photovoltaikanlagen immer häufiger auf monokristalline Varianten der Module. Mit einer Photovoltaikanlage im All Inclusive Paket von Energieversum erhalten Sie übrigens nicht nur hochwertige Solarmodule, sondern auch einen Investitionsschutz von bis zu 25 Jahren.

Die unterschiedlichen Arten von Solarzellen: Monokristallin, Polykristallin und Dünnschicht Solarmodule

Wirkungsgrad der monokristallinen Solarpanele

Zum Abschluss wollen wir nun die Vor- und Nachteile monokristalliner PV Module noch einmal zusammenfassen. Beginnen wir mit den Vorteilen. Dazu zählt vor allem der hohe Wirkungsgrad eines monokristallinen Solarmoduls bei einer Zelltemperatur unter Standardbedingungen.

Mit rund 20 % und einer Leistung von ca. 400 W kann den kristallinen Modulen keiner der Konkurrenten den Platz an der Sonne streitig machen. Sie liefern eine sehr hohe Qualität, mehr Leistung und brauchen dadurch eben weniger Flächenbedarf.

Darum eignen sich monokristalline Zellen besonders für kleinere Dachflächen, zum Beispiel auf Einfamilienhäusern. Wie viele Solarpanele für ein Einfamilienhaus benötigt werden, haben wir bereits in unserem Beitrag zum Thema Photovoltaik für ein Einfamilienhaus beleuchtet. Weiterhin sind die Module sehr robust, langlebig und wenig pflegeintensiv. Auch sind sie wenig anfällig für Störungen.

Die Nachteile der monokristallinen Photovoltaikmodule

Wo Licht ist, ist auch Schatten. Kommen wir also zu den Nachteilen der monokristallinen Zellen. Zunächst sei da der höhere Anschaffungspreis aufgrund der aufwendigeren Herstellung genannt. Die betrifft natürlich auch die CO2-Bilanz der Herstellung. Wie viel Gramm CO2 pro kWh Strom bei der Herstellung einer PV-Anlage anfallen, erfahren Sie in unserem Beitrag zur Öko- und CO2-Bilanz einer PV-Anlage.

Polykristalline Module kommen hier etwas besser weg. Zudem lässt sich sagen, dass die monokristallinen Module schlechter mit diffusen Lichtverhältnissen zurecht kommen, als zum Beispiel Dünnschichtmodule – die jedoch insgesamt einen geringeren Wirkungsgrad aufweisen. Auch das Gewicht ist bei monokristallinen Modulen höher, als bei Dünnschichtmodulen – trotzdem ist die Montage im Normalfall einfacher, da die mono- und polykristallinen Module über feste Rahmen verfügen.

So lässt sich auch der suboptimale Neigungswinkel eines Daches unkompliziert mithilfe einer Aufständerung anpassen.

Kostenloser Beratungstermin mit unseren Experten

Sie haben sich gewissenhaft mit allen Informationen, Vor- und Nachteilen der verschieden Solarzellentypen beschäftigt. Nun möchten Sie auf eine eigene Solaranlage vertrauen, um sich Autarkie vom öffentlichen Stromnetz, eine bessere CO2-Bilanz und eine langlebige Stromquelle aus erneuerbaren Energien zu sichern? Dann lassen Sie sich unverbindlich und kostenlos von unseren Expertinnen und Experten von Energieversum beraten.

Wir helfen Ihnen bei der Planung einer PV-Anlage, die optimal zu Ihren individuellen Bedürfnissen passt und die auch in 25 Jahren noch für die zuverlässige und saubere Energieversorgung Ihres Haushalts sorgt. Sollten sich die Lebensumstände einmal ändern, zum Beispiel durch die Anschaffung eines E-Autos oder durch Familienzuwachs, lassen sich unsere Photovoltaikanlagen im All Inclusive Paket flexibel daran anpassen.

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