Monokristalline Solarzellen

Monokristalline Solarzellen zeichnen sich dadurch aus, dass der Wafer aus großen Einkristallen hergestellt wird. Das sorgt für einen höheren Wirkungsgrad und damit auch für einen höheren Ertrag. Der Herstellungsprozess ist entsprechend teurer und erfordert mehr Energie.

Der physikalische Vorteil monokristalliner Solarzellen besteht darin, dass das Silizium eine regelmäßige Kristallstruktur aufweist. Ein idealer Kristall weist an jeder Stelle eine identische Gitterstruktur auf, wodurch der elektrische Widerstand deutlich geringer ist als in einem Kristall, der aus vielen kleinen Kristallen zusammengesetzt ist. An der Grenzfläche zwischen zwei Kristallstücken treten in polykristallinen Solarzellen Diskontinuitäten auf, die ein Hindernis für die freie Bewegung der Elektronen im Kristall darstellen. Erschwerend kommt hinzu, dass die einzelnen Kristallstücke eine andere Orientierung aufweisen können.

Der Wirkungsgrad hochwertiger monokristalliner Solarzellen beträgt ca. 19 Prozent, während polykristalline Photovoltaik-Module etwa 15 Prozent erreichen. Der Unterschied klingt nicht sehr gravierend, aber der Ertrag guter monokristalliner Zellen ist damit um knapp 30 Prozent höher. Es ist damit zu rechnen, dass monokristalline Solarmodule darüber hinaus im Laufe der Zeit eine geringere Degradation erfahren, allerdings fehlen zu den neuen Solarmodulen natürlich noch entsprechende Langzeitbeobachtungen über einen Zeitraum von 20 bis 30 Jahren.

Im Schnitt schneiden monokristalline Solarzellen in diesbezüglichen Labortests geringfügig besser ab. Das mag jedoch auch daran liegen, dass diese Photovoltaik-Module - wiederum im Durchschnitt - eine bessere Verarbeitungsqualität aufweisen, weil Billiganbieter meist auf polykristalline Module setzen.

Der Einsatz monokristalliner Solarzellen bietet sich auf kleinen Dachflächen an, auf denen mit anderen Solarmodulen nicht genügend Strom produziert werden kann, um eine Anlage rentabel zu betreiben. Ansonsten sind Dächer mit möglichst optimaler Südausrichtung besonders für monokristalline Module geeignet. Der Grund dafür ist einfach der, dass der um rund 30 Prozent höhere Wirkungsgrad sich dort in absoluten Zahlen stärker auswirkt. Die Kosten-Nutzen-Analyse kann recht kompliziert sein und nur im konkreten Einzelfall durchgeführt werden. Keinesfalls genügt es, den Preis der Module dem Ertrag gegenüberzustellen. Es fallen immer auch Kosten an, die von der Art der Photovoltaik-Module nicht oder nur geringfügig beeinflusst werden.

Dazu zählen in jedem Fall die Montagekosten und der Preis des Wechselrichters. Monokristalline Solarzellen nutzen die Fläche besser aus. Kurz gesagt: Vergleicht man die Gesamtkosten zweier Anlagen mit mono- und polykristallinen Modulen, fällt der prozentuale Unterschied geringer aus als beim Vergleich der reinen Modulpreise.

Trotz des höheren Ertrags benötigen monokristalline Module länger, um die bei der Herstellung aufgewandte Energie wieder zu erzeugen. Wird nur der reine Herstellungsprozess betrachtet, beträgt die energetische Amortisationsdauer monokristalliner Zellen etwa 2,8 Jahre und ist damit etwas höher als bei polykristallinen Modulen. Wird der Energieaufwand für den Transport und die Montage mit eingerechnet, erhöht sich die Amortisationsdauer geringfügig.

Die Preise kristalliner Solarmodule sind aktuell weitgehend konstant. Leichte Preisschwankungen sind festzustellen, aber der stetige Abwärtstrend der letzten Jahre scheint gestoppt worden zu sein. Der Großhandelspreis liegt mittlerweile unter 800 Euro pro Kilowatt Nennleistung. In den vergangenen Jahren waren die fallenden Preise chinesischer Module die treibende Kraft des rapiden Preisverfalls.

„Monokristallin“ allein ist kein Qualitätsausweis. Die besten polykristallinen Module weisen einen höheren Wirkungsgrad auf als die schlechtesten monokristallinen. Daher ist der Photovoltaik Modulwirkungsgrad das bessere Vergleichskriterium. Auch die langfristigen Leistungsgarantien der Hersteller sind zu beachten. Nur wenn monokristalline Module bei diesen Werten überzeugen können, sind sie tatsächlich auch einen höheren Preis wert.