Welches Modul soll ich für meine Photovoltaikanlage verwenden – ein Vergleich

Für moderne Photovoltaikanlagen verwendet man heute vorwiegend polykristalline und monokristalline Photovoltaikmodule. Aufgrund unterschiedlicher Herstellungsverfahren unterscheiden sie sich jedoch in Preis, Leistung und Aussehen. In diesem Artikel geht es um die unterschiedlichen Modul-Eigenschaften und die Erkenntnis, warum inzwischen hauptsächlich monokristalline Module eingesetzt werden.

Aus was bestehen Solar-Module von Photovoltaikanlagen?

Egal welches Photovoltaikmodul man verwenden möchte, ob mono- oder polykristallin, an kristallinem Silizium aus Quarzsand kommst man bei Solarenergie nicht vorbei. Zum Glück ist Silizium nach Sauerstoff das häufigste chemische Element der Erde.

Monokristalline Module haben ihren Ursprung in der Raumfahrtentwicklung. Für die aufwändige Herstellung kommt reines Silizium zum Einsatz. Nach dem Schmelzvorgang entsteht ein reiner Siliziumkristall. Von diesem „Kristall-Block“ werden dann hauchdünne Scheiben herausgeschnitten, die sogenannten Wafer. Im nächsten Schritt wird die Oberfläche der Solarzelle dann so verändert, dass der photovoltaische Effekt ermöglicht wird. Schließlich werden elektrische Kontakte und eine Reflexschicht angebracht.

Polykristalline Module werden ebenfalls gegossen. Nur entstehen aufgrund der nicht so hohen Reinheit des Siliziums nach Abkühlung des Blocks Kristallstrukturen unterschiedlicher Größe. Von diesem „Kristall-Block“ werden dann wiederum einzelne dünne 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.

Der Grundsätzliche Vorgang bei poly- u. monokristallinen Zellen ist ähnlich nur die Qualität des Siliziums ist unterschiedlich. Welche Auswirkungen die Qualität hat, darauf kommen wir gleich.

Die unterschiedlichen Eigenschaften der Module

Monokristalline Module

FARBE

Da ein monokristallines Solarmodul aus reinem Silizium besteht, hat es eine gleichmäßige Oberfläche, in Verbindung mit einer dunkelblauen bis schwarzen Färbung.

WIRKUNGSGRAD

Bei direkter Sonneneinstrahlung sind monokristalline Solarmodule, mit einem Wirkungsgrad von bis zu 22%, derzeit die Leistungsfähigsten unter allen Modulen.  

AMORTISATIONSZEIT

Die wirtschaftliche Amortisationszeit ist die Zeit, nach der man durch ein Photovoltaikmodul mehr Geld eingenommen hat, als für seine Anschaffung ausgegeben wurde. Monokristalline PV-Module sind wegen ihrer etwas aufwändigeren Herstellung preisintensiver. Dadurch benötigen sie auch etwas mehr Zeit bis sie das Geld, was sie kosten, wieder verdient haben.

LEISTUNGSVERLUSTE UND SCHWACHLICHTVERHALTEN

Aufgrund der schwarzen Farbe bei monokristallinen Zellen haben diese einen höheren Leistungsverlust. Diese erhitzen sich bei Sonneneinstrahlung mehr, wobei bei zunehmender Temperatur, die Leistungsfähigkeit der Zellen abnimmt. Jedoch haben sie ein besseres Schwachlichtverhalten und erzielen bei schlechtem Wetter einen deutlich höheren Ertrag.

Polykristalline Module

Farbe

Auf polykristallinen Solarmodulen kann man häufig eine Oberflächenstruktur erkennen. Teilweise sind auch einzelne Kristallgrenzen zu sehen. Sie sind etwas heller als monokristalline Module und weisen eine bläuliche Färbung auf.

WIRKUNGSGRAD

Der Wirkungsgrad von polykristallinen Modulen liegt durchschnittlich bei 15-18%. Dadurch sind diese im Vergleich zu monokristallinen Zellen schwächer.

AMORTISATIONSZEIT

Polykristalline Module sind wegen des geringeren Aufwandes bei der Herstellung preiswerter als Module mit monokristallinen Zellen. Sie sollten sich deshalb auch schneller amortisieren.

LEISTUNGSVERLUSTE UND SCHWACHLICHTVERHALTEN

Über die Lebenszeit verlieren polykristalline Module weniger Leistung als monokristalline Module. Das Schwachlichtverhalten ist jedoch nicht ganz so gut. Über 70% der heutzutage verbauten Module sind polykristallin.

Mono oder polykristalline Photovoltaikmodule? Welches sollte ich kaufen?

Mittlerweile haben die meisten Modulhersteller fast ausschließlich monokristalline Module in ihrem Portfolio und auch auf Ein- und Zweifamilienhäusern kommen so gut wie immer monokristalline Photovoltaikmodule zum Einsatz. Doch warum ist das so? Aufgrund ihres höheren Wirkungsgrades benötigen monokristalline Module weniger Fläche für die Erzeugung einer vergleichbaren Menge an Strom. Die meisten Einfamilienhäuser haben eine begrenzte Dachfläche zur Verfügung. Daher fällt die Wahl meistens zugunsten von monokristallinen Photovoltaikmodulen aus. Trotz erhöhter Modulpreise sind monokristalline Module derzeit das Mittel der Wahl. Denn jede zusätzliche selbsterzeugte Kilowattstunde (kWh) erhöht den Eigenverbrauch und hilft dadurch den Strombezug vom Energieversorger zu minimieren. Langfristig kompensieren die Einnahmen die höheren Anschaffungskosten.

Spielt Platz keine Rolle, setzt man teilweise auch noch polykristalline Module ein, die die gleiche Leistung mit einer größeren Anzahl kostengünstigerer Module erreichen. Aber auch persönliche Präferenzen an die Optik der Module spielen eine Rolle bei der Entscheidungsfindung.

Weitere Modularten

Der Vollständigkeit halber wollen wir noch weitere Modultypen vorstellen, die unter bestimmten Bedingungen auch noch Anwendung finden.

Dünnschichtmodule

Dünnschichtmodule sind nach poly- und monokristallinen Modulen die drittbekanntesten Photovoltaikmodule. Es handelt sich hierbei um extrem dünne Solarzellen aus amorphem Silizium. Sie sind im Vergleich zu anderen Modulen sehr leicht und günstig, haben aber auch nur einen geringen Wirkungsgrad von ca. 6-13 Prozent. 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.

Geht es primär um die Rendite, so kommen für Dünnschichtmodule nur sehr große Anlagen beziehungsweise Freiflächen infrage. Denn die große Fläche in Kombination mit dem geringeren Anschaffungspreis macht den niedrigeren Wirkungsgrad wieder wett. Im Unterschied zu monokristallinen oder polykristallinen Solarzellen büßen die amorphen Solarzellen bei schwachen Lichtverhältnissen oder sehr hohen Temperaturen zudem nur geringfügig an Leistung ein.

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. Sie haben einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von rund 16%, nutzen aber auch schwache Lichtverhältnisse sehr gut aus. Besonders im Winter können sie im Unterschied zu einem Solarmodul, das monokristallin, polykristallin oder mit Dünnschicht-Technik arbeitet, die Solarstrahlung besser ausnutzen. Daher sind CIGS- Module vor allem auch in den Morgen und Abendstunden effektiv. Die CIGS Technologie ist noch relativ jung und da sie noch recht neu auf dem Markt ist, derzeit vergleichsweise teuer.

Vergleich: Monokristallin, Polykristallin, Dünnschicht (amorph) und CIGS

Fazit: Monokristalline oder polykristalline Module für Photovoltaikanlagen?

Für den privaten Gebrauch ist aufgrund der geringen Wirkungsgrade von Dünnschichtmodulen weitgehend abzuraten. Somit bleibt nur der Solarmodul-Vergleich zwischen monokristallin und polykristallin.

Dank des besseren Wirkungsgrades benötigen monokristalline Solarmodule eine geringere Dachfläche als polykristalline Module – zur Erzeugung einer ähnlichen Strommenge. Hast du wenig Platz auf dem Dach? Dann sind folglich monokristalline Module trotz des höheren Preises zu bevorzugen. Denn mit diesen hast du bessere Renditemöglichkeiten, da du deinen Eigenverbrauch erhöhen kannst und entsprechend weniger Geld bei deinem Energieversorger ausgeben musst.