Polykristalline Solarmodule: Leistung, Vor- und Nachteile, Preis
Polykristalline Solarzellen waren viele Jahre Marktführer und sind wegen ihres günstigen Preises und der relativ einfachen Herstellung immer noch sehr beliebt. Weltweit sind polykristalline Solarmodule die am häufigsten verbauten. Dennoch gibt es heute viel effektivere Technologien, die den polykristallinen Solarzellen diesen Rang streitig machen.
In diesem Beitrag erfahren Sie alles über polykristalline Solarmodule, deren Leistung und wie man sie am besten einsetzt. Außerdem vergleichen wir mit anderen Photovoltaik-Technologien und schlüsseln die Kosten einer Anschaffung auf.
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Was sind Polykristalline Solarmodule?
Polykristalline Solarmodule bestehen aus einer Art von Solarzellen, die aus mehreren Kristallen bzw. Kristallstücken bestehen. Im Gegensatz zu monokristallinen Solarzellen, die aus einem einzigen Kristall bestehen, weißen polykristalline Zellen eine Struktur aus vielen kleinen Kristallen auf.
Sie haben eine bläuliche Färbung, in der man die ungleichmäßigen Muster noch gut erkennen kann.
Wie werden polykristalline Solarmodule hergestellt?
Polykristalline Solarzelllen werden aus dem Halbleitermaterial Silizium hergestellt. Um Silizium zu erhalten, wird Quarzsand eingeschmolzen und anschließend in passende Stück gesägt.
Die Herstellung polykristalliner Solarzellen umfasst mehrere Schritte. Der Quarzsand wird gereinigt und dann in einem Hochtemperaturofen geschmolzen, um reines Silizium zu erhalten. Das geschmolzene Silizium wird dann in dünnen Schichten auf eine rotierende Scheibe gegossen und anschließend langsam abgekühlt, wodurch kristalline Strukturen entstehen.
Nach der Abkühlung werden die Siliziumblöcke in kleinere Stücke, die sogenannten Wafer, geschnitten. Diese fertigen Zellen werden dann in Module eingebaut, indem sie in einer speziellen Anordnung auf dem Trägermaterial platziert werden. Anschließend werden sie miteinander verschaltet, gerahmt und verglast. So entsteht ein funktionsfähiges Solarmodul.
Da es sich aber nicht um einkristallige Strukturen handelt, gibt es Grenzbereiche zwischen den einzelnen Kristallstücken. Diese verursachen eine Brechung des einfallenden Lichts. Dadurch entsteht ein Leistungsverlust, den monokristalline PV-Module nicht haben.
Deshalb können polykristalline Solarmodule viel einfacher hergestellt werden, da man keine durchgehende Kristallstruktur benötigt. Diese ist viel aufwändiger in der Fertigung.
Leistung polykristalliner Solarmodule
Viele Vorteile sprechen für polykristalline Photovoltaikmodule. Denn Sie haben das beste Preis-Leistungs-Verhältnis aller Photovoltaik-Technologien. Das kommt daher, da für ihre Herstellung Silizium mit einem geringeren Reinheitsgrad verwendet wird. Wie gut genau die Leistung ist, erklären wir in den folgenden Abschnitten.
Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad polykristalliner Solarzellen liegt je nach Hersteller zwischen 15 – 20 %, damit liegen sie etwas hinter den monokristallinen Solarmodulen mit etwa 20 bis 22 %. Die geringe Leistung resultiert aus den Grenzbereichen der einzelnen Kristalle. Hier entstehen kleine Lichtunterbrechungen und damit elektrische Leistungsverluste aufgrund der Struktur. Allerdings ist der kleine Leistungsverlust in Anbetracht des günstigeren Preises durchaus verkraftbar.
Temperaturbeständigkeit
Die polykristallinen Solarzellen heizen sich aufgrund ihrer blauen Farbe nicht so stark auf, wie zum Beispiel monokristalline Solarzellen, denn diese sind eher schwarz. So können polykristalline Solarzellen gut mit hohen Temperaturen umgehen. Das ist sehr vorteilhaft, gerade, wenn es um eine Montage auf dem Dach geht.
Hohe Modultemperaturen sorgen dafür, dass die Effizienz abnimmt. Bei kristallinen Modulen liegt der Leistungsverlust (Temperaturkoeffizient) bei etwa 0,3 bis 0,5 % pro Kelvin Temperaturanstieg.
Schwachlichtverhalten
Bei schwachem Licht oder bewölktem Himmel büßen Solarmodul an Effizienz ein, allerdings können Sie mit polykristallinen Solarmodulen auch dann noch gute Erträge einfahren. Monokristalline Solarmodule sind ihnen dabei nur minimal überlegen. Am besten geeignet für diffuses Licht sind allerdings die Dünnschichtsolarzellen.
Lebensdauer
Solarzellen mit polykristalliner Technologie haben eine sehr hohe Lebensdauer, meist von über 30 Jahren. Zudem sind sie robust gebaut und können so Umwelteinflüssen wie Regen und leichtem Hagel trotzen, ohne Schaden zu nehmen.
Leistungsdegradation
Der Leistungsverlust im Alter von poly- und monokristallinen Solarzellen unterscheidet sich nicht wirklich.
Alle Solarzellen unterliegen einem natürlichen Leistungsverlust, der Degradation. Die meisten Hersteller geben dafür eine Leistungsarantie. Diese beträgt 25 bis 30 Jahre und verischert, dass die Module nach diesem Zeitraum noch eine bestimmte Leistung erzielt. Diese liegt meist zwischen 80 und 90 %. Allerdings geht man erfahrungsgemäß nur von einem Leistungsverlust zwischen 0,1 und 0,3 % jährlich aus.
Vor- und Nachteile polykristalliner Solarmodule
Der größte Vorteil polykristalliner Solarzellen liegt in ihrem günstigen Preis und der einfachen Herstellung, dem gegenüber steht der geringere Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Sonnenlicht.
Vorteile | Nachteile |
Günstiger Preis | Geringerer Wirkungsgrad |
Einfache Herstellung | Mehr Flächenverbrauch bei der Installation |
Lange Lebensdauer und robuste Bauweise | Relativ hohes Gewicht |
Gute Verfügbarkeit am Markt |
Was kosten polykristalline Solarmodule?
Polykristalline Solarmodule kosten 50 bis 120 € pro Modul, bei einer Leistung von etwa 300 Watt. Pro kWp Photovltaikleistung ergibt das einen Preis von 200 bis 350 €. Das macht sie nahezu unschlagbar, was den Kaufpreis angeht. Je nach Hersteller und Leistung variieren die Preise. Führen Sie unbedingt einen Preis-Leistungsvergleich durch, um das beste Angebot zu finden.
Für eine komplette Photovoltaik-Anlage mit 5 kWp Leistung sollten Sie also zwischen 1.000 bis 1.800 € für die Solarmodule kalkulieren.
Welche Alternativen gibt es?
Polykristalline Solarzellen sind aufgrund ihres geringen Wirkungsgrades heutzutage nicht mehr die beste Wahl. Daher sollten Sie einen Blick auf die möglichen Alternativen werfen, die Ihnen noch bessere Erträge ermöglichen.
Monokristalline Module
Mit monokristallinen Photovoltaikmodulen haben Sie schon einen höheren Wirkungsgrad von 20 bis 22 % der Ihnen höhere PV-Erträge bringt. Außerdem wird so weniger Dachfläche für die Module benötigt. Monokristalline Solarmodule kommen zudem in höheren Leistungsklassen. Module mit 400 Watt oder 500 Watt Module sind hier üblich.
Dünnschichtmodule
Am günstigsten sind Dünnschichtmodule, allerdings ist hier der Wirkungsgrad sehr gering, denn er beträgt nur etwa 10 bis 14 %. Dafür haben Dünnschichtmodule bei diffusem Licht die Nase vorn. Bei bewölktem Himmel überholen Sie sowohl mono- als auch polykristalline Solarmodule. Wenn Sie also in Regionen mit wenig direktem Sonnenlicht leben, sollten Sie darauf zurückgreifen.
Neue Technologien – höhere Wirkungsgrade
Zahlreiche neue Technologien wie HJT-, PERC, oder Topcon ebenso wie bifaziale Module ermöglichen höhere Wirkungsgrade von bis zu 25 %.
PERC-Module setzen auf eine neuartige Rückseitenbeschichtung, die verhindert, dass Sonnenstrahlung verloren geht. Auch TOPCon basiert auf einer speziellen Beschichtung, die die Effizienz deutlich erhöht und Leistungsverluste verhindert.
HJT (Hetero Junction) Module dagegen setzen auf eine besonders homogene Oberflächenstruktur des Silizium-Wafers und den Einsatz von krsitallinen und dünnschichtzellen zusammen, so kann mehr Energie aufgenommen werden
Wie schnell amortisieren sich polykristalline Solarzellen?
Die Anschaffung einer Photovoltaikanlage lohnt sich in jedem Fall, denn nach wenigen Jahren übersteigen die Einsparungen die Kosten der Anschaffung. Auch bei nicht idealen Lichtverhältnissen haben Sie ihr Geld nach spätestens 7 Jahren wieder raus, da sich die Anlage dann armortisiert hat. Ab diesem Zeitpunkt sparen Sie nur noch Geld ein.
Da so gut wie alle Photovoltaikmodule eine garantierte Lebensdauer von 20 Jahren mit mind. 80 % Leistung 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: 7.000 €
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 € | -6.015 € |
2 | 100 € | 559 € | 1176 € | 397 € | 914 € | -5.101 € |
3 | 100 € | 587 € | 1235 € | 397 € | 945 € | -4.156 € |
4 | 100 € | 616 € | 1297 € | 397 € | 978 € | -3.178 € |
5 | 100 € | 647 € | 1361 € | 397 € | 1.011 € | -2.176 € |
6 | 100 € | 679 € | 1429 € | 397 € | 1.047 € | -1.129 € |
7 | 100 € | 713 € | 1501 € | 397 € | 1.085 € | -44 € |
8 | 100 € | 749 € | 1576 € | 397 € | 1.124 € | +1.080 € |
9 | 100 € | 786 € | 1655 € | 397 € | 1.166 € | +2.246 € |
10 | 100 € | 825 € | 1737 € | 397 € | 1.209 € | +3.455 € |
Die PV-Anlage mit polykristallinen Solarzellen armotisiert sich also nach 6 bis 7 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.
Fazit: Lohnen sich polykristalline Solarmodule noch?
Da der Preisunterschied nicht mehr groß ist, lohnt es sich kaum noch auf die schwächeren polykristallinen Solarzellen zu setzen. Denn die monokrsitallinen Module haben einen höheren Ertrag und sind zum Standard geworden. Die meisten Firmen haben ihr Angebot deshalb dementsprechend umgestaltet.
Wenn Sie aber über sehr viel Dachfläche verfügen, können Sie den geringeren Wirkungsgrad mit mehr polykristallinen Modulen einfach ausgleichen.