Monokristalline Solarmodule sind sozusagen die Klassiker in der Photovoltaikbranche, denn sie haben mit 20 – 22 % einen der höchsten Wirkungsgrade überhaupt. Sie sind außerdem sehr robust und haben eine lange Lebensdauer. Ursprünglich für die Raumfahrt entwickelt, haben sie heute einen Marktanteil von über 80 % und das nicht ohne Grund.
In diesem Beitrag erfahren Sie alles Wissenswerte über monokristalline Solarzellen, welche Vorteile sie haben, wie hoch ihre Leistung ist und mit welchen Kosten Sie rechnen müssen.
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Was sind monokristalline Solarmodule?
Monokristalline Solarzellen bestehen aus monokristallinem Silizium. Dieses Silizium wird in einkristalline Stäbe geformt, so entsteht ein gleichmäßiges Kristallgitter. Das hat den Vorteil, dass es zu keinen Energieverlusten in den Grenzbereichen der Kristalle kommt, wie es bei polykristallinen Solarzellen der Fall ist.
Wie werden monokristalline Solarmodule hergestellt?
Das Silizium wird für die Herstellung zunächst eingeschmolzen. Anschließend wird ein Stab in das geschmolzene Silizium geführt. Dann wird die Temperatur der Schmelze verringert, sodass sie unter dem Schmelzpunkt des Siliziums liegt. Durch den Temperaturunterschied beginnt das Silizium sich an den Stab zu binden. Dann wird dieser langsam aus dem Schmelztiegel gezogen.
Dieser so erzeugte “Siliziumblock” muss anschließend in feine Scheiben, die sogenannten Wafer, gesägt werden, um ihn für die weitere Produktion verwenden zu können. Im Anschluss werden die einzelnen Zellen zu vollständigen Modulen miteinander verschaltet und beschichtet. Zum Schluss folgen die Verglasung und der Rahmen.
Dieses aufwändige Herstellungsverfahren ist der Grund dafür, dass monokristalline Solarmodule etwas teurer sind als polykristalline Module. Der Preis lohnt sich jedoch. Später dazu mehr!
Leistung monokristalliner Solarmodule
Monokristalline Solarzellen verfügen über einen sehr hohen Wirkungsgrad und sind auch bei hohen Temperaturen fähig gute Erträge zu liefern. Außerdem können Sie gut mit diffusem Licht und bewölktem Himmel umgehen. Auch die Lebensdauer spricht für Sie.
Wirkungsgrad monokristalliner Solarmodule
Monokristalline Solarzellen haben mit einem Wirkungsgrad zwischen 20 und 22 % eine sehr gute Effizienz. Deshalb nutzen viele moderne Photovoltaik-Module mit 400 Watt bis 500 Watt Leistung diese Zellen. Diese hohe Leistungsfähigkeit resultiert aus dem hohen Siliziumanteil und der homogenen Kristallstruktur, durch die kaum Energieverluste zustande kommen.
Im Vergleich dazu haben polykristalline Solarmodule nur eine Effizienz zwischen 15 und 20 %. Auch Dünnschichtmodule können da mit ihren 13 – 15 % Wirkungsgrad absolut nicht mithalten.
Temperaturbeständigkeit und Schwachlichtverhalten
Solarmodule mit monokristallinen Zellen haben ein deutlich besseres Schwachlichtverhalten und können so bei bewölktem Wetter bessere Erträge einfahren. Da sie nur aus einem einzigen Kristall bestehen, können sie das Sonnenlicht effektiver absorbieren und so einen höheren PV-Ertrag erzielen.
Auch sind monokristalline Solarzellen beständiger gegen hohe Temperaturen. Das ist gerade bei der Anbringung auf Dächern von großem Vorteil. So entsteht weniger Leistungsverlust durch aufgeheizte Module und es kann mehr Strom erzeugt werden. Bei allen kristallinen Modulen liegt der Temperaturkoeffizient zwischen 0,25 bis 0,5 % pro Grad °C, so viel Leistungsverlust entsteht pro Grad Temperaturanstieg im Modul.
Lebensdauer und Leistungsdegradation
Monokristalline Solarmodule haben eine Lebensdauer von mindestens 20 Jahren, laut Garantien. In der Realität sind es aber 30 bis 40 Jahre. Allerdings unterliegen monokristalline Solarzellen, wie alle Photovoltaikmodule, einer natürlichen Degradation der Leistung. Daher vergeben die Hersetller neben der Porduktgrantie auch eine Leistungsgarantie. Diese beträgt 25 bis 30 Jahre und sichert eine Leistung von 80 bis 90 % nach diesem Zeitraum zu.
Allerdings wird auch hier von einem tatsächlich Leistungsverlust zwischen 0,1 und 0,3 % jährlich ausgegangen, anstelle der 0,3 bis 0,5 % in den Herstellerangaben.
Technologien zur Leistungsverbesserung
Neben den monokristallinen Solarzellen werden noch weitere Technologien in den Modulen eingestzt, die die Leistung verbessern. Das sind die HJT-Technologie, PERC, TOPCon und ebenso bifaziale Module. Diese Technologien ersetzten nicht die monokrsitallinen Solarzellen, sondern ergänzen deren Leistung. So werden Wirkungsgrade bis zu 25 % erreicht.
Bifaziale Module beispielsweise bestehen auf beiden Seiten aus Glas und können so beidseitig Sonnenstrahlung aufnehmen, das erhöht die Ausbeute natürlich drastisch. PERC-Module dagegen setzen auf eine spezielle Rückseitenbeschichtung, die verhindert, dass Sonnenstrahlung verloren geht. Auch TOPCon basiert auf einer speziellen Beschichtung, die die Effizienz deutlich erhöht und Leistungsverluste verhindert. HJT (Heterojucion) Module dagegen bestehn aus einem Mix aus kristallinen und Dünnschichtsolarzellen.
Detaillierte Informationen zu den einzelnen Technologien finden Sie in unseren verlinkten Beiträgen.
Vor- und Nachteile monokristalliner Solarmodule
Der größte Vorteil monokristalliner Solarzellen ist der hohe Wirkungsgrad, demgegenüber stehen die höheren Kosten für die Fertigung. Doch dieses Manko gleicht sich jedoch nach einigen Jahren Betrieb durch die höhere Effizienz aus.
Vorteile | Nachteile |
Hoher Wirkungsgrad | Hohe Kosten für die Fertigung |
Lange Lebensdauer | Hoher Materialeinsatz |
Widerstandsfähig gegen Umwelteinflüssen | Komplexes Fertigungsverfahren |
Ideal für kleine Dächer |
Monokristalline oder polykristalline Solarmodule - Unterschiede
Alle Unterschiede auf einen Blick:
Struktur: Monokristalline Solarzellen bestehen aus einem einzigen Kristall, während polykristalline Solarzellen aus mehreren Kristallen zusammengesetzt sind.
Farbe: Monokristalline Solarzellen haben oft eine schwarze oder sehr dunkelblaue Farbe, während polykristalline Solarzellen eine bläuliche Farbe haben.
Effizienz: Monokristalline Solarzellen haben eine höhere Effizienz als polykristalline Solarzellen. Sie können eine höhere Stromausbeute pro Fläche erzielen, da sie keine Stromverluste in den Grenzbereichen der Kristalle aufweisen und somit besser auf die Sonnenstrahlung reagieren.
Herstellungskosten: Polykristalline Solarzellen sind kostengünstiger herzustellen als monokristalline Solarzellen. Sie erfordern weniger aufwendige Fertigungstechniken und können aus Abfallmaterialien wie Siliziumschnitzeln hergestellt werden.
Hitzebeständigkeit: Monokristalline Solarzellen sind hitzebeständiger als polykristalline Solarzellen. Dies bedeutet, dass monokristalline Solarzellen bei hohen Temperaturen eine bessere Leistung erzielen können.
Erscheinungsbild: Aufgrund der unterschiedlichen Struktur und Farbe haben monokristalline Solarzellen ein einheitlicheres Erscheinungsbild als polykristalline Solarzellen.
Was ist besser, polykristalline oder monokristalline Solarmodule?
Monokristalline Solarzellen sind ungeschlagen, wenn es um den Wirkungsgrad geht. Allerdings sind sie auch etwas kostspieliger. Es kommt also auf den Verwendungszweck an und wie hoch ihr Stromverbrauch ausfällt
Wenn Sie etwa ein großes Dach besitzen und nur einen mittleren Stromverbrauch haben, können Sie auch ein paar mehr polykristalline Module installieren und kommen so auf dasselbe Ergebnis. Wenn Sie aber nicht viel Platz zur Verfügung haben oder sehr viel Strom benötigen, sind monokristalline Module die bessere Wahl.
Was kosten monokristalline Solarmodule?
Die Kosten für monokristalline Solarmodule mit etwa 400 Watt kosten etwa zwischen 90 und 200 € pro Solarmodul. Pro kWp Photovltaikleistung liegt der Preis bei 240 bis 400 €. Für eine komplette PV-Anlage mit 10 kWp auf einem Einfamilienhaus sollten Sie also zwischen 1.750 € und 3.000 € für die Module rechnen.
Solarzellen | Preis pro kWp | Preis für 10 kWp Anlage |
monokristallin | 240 bis 380 € | 2.400 bis 3.800 € |
polykristallin | 180 bis 300 € | 1.800 bis 3.000 € |
Was kosten monokristalline Solarmodule pro m²?
Monokristalline Solarmodule sind 1,8 bis 2,0 m² groß und kosten 240 bis 380 € pro Modul. Ein Quadratmeter mit monokristallinen Solarzellen kostet deshalb etwa 130 bis 190 €.
Wann amortisieren sich monokristalline Solarmodule?
Monokristalline Solarmodule amortisieren sich in der Regel nach 3 bis 4 Jahren. Die Kosten für eine komplette Anlage monokristallinen Solarzellen armortisiert such nach 7 bis 8 Jahren. Dabei spielen natürlich der Kaufpreise ebenso wie die Witterungsbedingungen in diesem Zeitraum sowie die genaue Leistung eine Rolle. Die Amortisationszeit bezeichnet den Zeitraum, in dem sich die Kosten des Kaufs der Solaranlage durch die eingesparten Stromkosten ausgeglichen haben.
Diese Behauptung untermauern wir natürlich mit einer Beispielrechnung im Folgenden Abschnitt.
Lohnen sich monokristalline Solarmodule?
Die Anschaffung einer Photovoltaikanlage mit monokristallinen Solarzellen rentiert sich auf jeden Fall. Selbst bei nicht optimalen Lichtverhältnissen haben Sie ihr Geld nach spätestens 7 bis 8 Jahren wieder raus. Ab diesem Zeitpunkt sparen Sie Geld ein. Da fast alle Photovoltaikmodule eine garantierte Lebensdauer von 20 Jahren haben, sparen Sie auf jeden Fall gutes Geld.
Beispielrechnung:
Stromverbrauch pro Jahr: 4.500 kWh
Stromkosten pro kWh: 0,28 Cent/kWh
Jährliche Preissteigerung: 5 %
Einspeisevergütung: 8,11 Cent/kWh
Jährliche Kosten für Wartung und Versicherung: 100 €
Anschaffungskosten PV-Anlage 7 kWp: 8.000 €
Mit einer einfachen Photovoltaik können etwa 30 % des erzeugten Stroms selbst verbraucht werden, also 2.100 kWh. Aus dem Netz müssten dann noch 1.900 kWh pro Jahr bezogen werden. Die restlichen 4.900 kWh werden eingespeist. Die Kosten, beziehungsweise der Gewinn, sehen dann wie folgt aus:
Jahr | Betriebs-kosten | Kosten Netzstrom mit PV | Kosten Netzstrom ohne PV | Erhalt Einspeise-vergütung | Einspar-ungen | Gewinn/Verlust |
1 | 0 € | 532 € | 1120 € | 397 € | 985 € | -7.015 € |
2 | 100 € | 559 € | 1176 € | 397 € | 914 € | -6.101 € |
3 | 100 € | 587 € | 1235 € | 397 € | 945 € | -5.156 € |
4 | 100 € | 616 € | 1297 € | 397 € | 978 € | -4.178 € |
5 | 100 € | 647 € | 1361 € | 397 € | 1.011 € | -3.176 € |
6 | 100 € | 679 € | 1429 € | 397 € | 1.047 € | -2.129 € |
7 | 100 € | 713 € | 1501 € | 397 € | 1.085 € | -1.044 € |
8 | 100 € | 749 € | 1576 € | 397 € | 1.124 € | +80 € |
9 | 100 € | 786 € | 1655 € | 397 € | 1.166 € | +1.246 € |
10 | 100 € | 825 € | 1737 € | 397 € | 1.209 € | +2.455 € |
Die PV-Anlage mit monokristalline Solarzellen armotisiert sich also nach 7 bis 8 Jahren. Jährlich wird ein Gewinn von rund 1.000 € erzielt. Da die Anlage defintiv länger als 7 Jahre hält, erzeugt sie nach den 7 Jahren nur noch Gewinn.