Kristalline Solarzellen: Arten, Vergleich, Preise (2023)

Anna Vöpel
Zuletzt aktualisiert: 19/05/2023
Kategorie: Solarzellen

Kristalline Solarzellen sind die beliebteste PV-Zellenart. In diesem Artikel erfahren Sie alles über die Unterschiede zwischen polykristallinen und monokristallinen Solarzellen, ihre Herstellung, Kosten und Eignung für Einfamilienhäuser. Außerdem werfen wir einen Blick auf andere Solarzellen-Typen.

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Was sind kristalline Solarzellen?

Kristalline Solarzellen werden aus kristallinem Silizium hergestellt, stellen den Hauptbestandteil von Solarmodulen dar und wandeln Sonnenenergie in Strom um. Sie sind der am häufigsten verwendete Solarzellen-Typ und werden aufgrund ihrer hohen Effizienz oft in privaten Solaranlagen eingesetzt. Kristalline Solarzellen gibt es als monokristalline und polykristallinen Zellen. 

Eigenschaften von kristallinen Solarzellen:

EigenschaftMonokristalline SolarzellenPolykristalline Solarzellen
Bestandteil/Herstellungeinzelner Siliziumkristallmehrere Siliziumkristalle
Aussehendunkle und ebenmäßige schwarze Farbebläuliche unregelmäßige Farbe
Wirkungsgrad18 - 22%15 - 20%
Platzbedarfgeringergroße
Leistung bei Hitzebessergeringer
Kosten350 bis 650 € pro kWp230 bis 450 € pro kWp
ModulaufbauGlas-Glas oder Glas-Foliemeist Glas-Folie
Eingesetzte TechnologienPERC, HJT, Bifacialselten zusätzliche Technologien
AnwendungsbereichWohngebäude, Gewerbe, Industrie, LandwirtschaftWohngebäude, Gewerbe
Optische Ästhetikhochwertiges Erscheinungsbild, Full-Black-Varianten erhältlichÄsthetik ist weniger wichtig

Monokristalline Solarmodule

Monokristalline PV-Module erkennen Sie an der schwarzen Färbung und ebenmäßigen Zellstruktur. Sie zeichnen sich gegenüber anderen Solarzellenarten durch einen hohen Wirkungsgrad aus, wodurch sie höhere Erträge pro Quadratmeter erzielen. Den hohen Wirkungsgrad erhalten Sie durch ein aufwändiges Herstellungsverfahren, in dem nur ein reiner Siliziumkristall verwendet wird. Aufgrund dessen sind monokristalline Solarzellen allerdings auch die teuersten auf dem Markt. 

Aufgrund ihrer Effizienz, Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit sind monokristalline Solarzellen eine beliebte Wahl sowohl in privaten als auch gewerblichen Photovoltaikanlagen. Ihre schwarze Farbe verleiht ihnen obendrein ein ästhetisch ansprechendes Design.

Polykristalline Solarmodule

Polykristalline PV-Module sind blau und zeichnen sich durch eine unregelmäßige Zellstruktur aus. Sie haben einen etwas geringeren Wirkungsgrad von 15 bis 20 %, sind jedoch günstiger als monokristalline Solarzellen. Aus diesem Grund sind sie beliebt in Gewerbegebieten und großen Photovoltaik-Freiflächenanlagen. Trotz des etwas geringeren Wirkungsgrades sind polykristalline Solarmodule eine effiziente und zuverlässige Solarmodul-Art.

Monokristalline vs. polykristalline Solarzellen

Wie werden kristalline Solarzellen hergestellt?

Die Herstellung polykristalliner Solarzellen ist einfach. Das Silizium wird bei 1500 Grad geschmolzen und zu mehreren Siliziumblöcken gegossen, die zu einem großen Block kristallisieren. Durch die Schmelzung werden Verunreinigungen im Silizium entfernt.

Sobald der Siliziumblock abgekühlt ist, wird er in dünne Scheiben, sogenannte "Wafer", geschnitten. Diese Wafer werden chemisch gereinigt und erhalten eine Oberflächenbehandlung, die die elektrischen Eigenschaften des Siliziums erhöht. Dazu gehören die Dotierung (Anreicherung) mit Bor und Phosphor sowie das Aufbringen einer Antireflexionsschicht und die elektrische Verkabelung.

Der Herstellungsprozess monokristalliner Solarzellen ist aufwändiger. Auch hier wird das Silizium zunächst geschmolzen und dadurch gereinigt. Statt das Silizium nun einfach in einen Block zu gießen, wird ein Stab aus der Masse gezogen, der so nur einen einzigen Monokristall bildet. Das Ziehen des Stabes erfordert eine präzise Temperaturkontrolle und spezielle Vorrichtungen. Nur so wird sichergestellt, dass er in der gewünschten Form und Größe wächst. 

In einem weiteren Schritt werden von diesem Monokristall dünne Wafer geschnitten, die chemisch gereinigt werden. 

Monokristalline Solarzellen bestehen somit aus einem einzigen Kristall, während sich polykristalline Solarzellen aus mehreren Kristallen zusammensetzen. 

Was kosten kristalline Solarmodule?

Kristalline Solarzellen kosten zwischen 230 und 650 € netto pro kWp Leistung. Monokristalline Solarzellen sind im Vergleich mit 350 bis 650 € pro kWp teurer als polykristallinen Solarzellen, die zwischen 230 und 450 € kosten. 

Die Kosten eines herkömmlichen 300 Watt Solarmoduls liegen demnach bei monokristallinen Solarzellen zwischen 180 und 300 € und bei polykristallinen zwischen 120 und 180 €. 

Welche kristallinen Solarzellen für ein Einfamilienhaus?

Für Einfamilienhäuser eignen sich sowohl monokristalline als auch polykristalline Solarzellen. Da die meisten Dächer von Einfamilienhäusern jedoch recht klein sind, eignen sich monokristalline Solarzellen besser, da sie mehr Strom pro Quadratmeter erzeugen. Bei einer größeren Dachfläche - wenn der Wirkungsgrad nicht der ausschlaggebende Faktor ist, sondern das Kosten-Nutzen-Verhältnis - können Sie auch polykristallinen Solarzellen verwenden.

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Ausführungen von kristallinen Solarzellen

Monokristalline und polykristalline Solarzellen sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich: 

Vollzellen

Vollzellen gehören zu den am häufigsten verwendeten Solarzellenarten in Deutschland. Die Zellen sind rechteckig und bestehen entweder aus mono- oder polykristallinem Silizium. Vollzellenmodule sind in der Regel etwas günstiger als Halbzellenmodule und haben mit 2 - 3 % einen minimal niedrigeren Wirkungsgrad.

Halbzellen

Halbzellen bestehen aus Solarzellen, die in zwei Hälften geteilt sind. Auf diese Weise wird der Wirkungsgrad leicht erhöht. Statt der üblichen 60 Solarzellen hat ein Halbzellenmodul deshalb 120 Halbzellen. Diese Art von Modulen ist langlebiger und kann auch bei höheren Temperaturen effizienter arbeiten, da die Höhe des Stromflusses durch jede Zelle geringer ist.

Heterojunction-Solarzellen

Heterojunction-Solarzellen (HJT) sind eine Kombination aus kristallinen Solarzellen und Dünnschichtzellen. Ein dünner monokristalliner Siliziumwafer ist mit einer hauchdünnen Beschichtung aus amorphem Silizium jeweils auf der Vor- und Rückseite ausgestattet. Dies hat den Vorteil, dass ein breiteres Spektrum des Sonnenlichts genutzt werden kann. Die Wirkungsgrade von HJT-Solarzellen sind deshalb bis zu 24 % sehr hoch.

PERC-Solarzellen

PERC-Solarmodule bestehen genauso wie kristalline Solarzellen aus Silizium. Bei allen Solarzellen durchdringt jedoch stets ein Teil der Sonnenstrahlen diese, ohne von den Zellen richtig aufgefangen zu werden und damit zur Stromproduktion zu beitragen. PERC-Modulen können das ungenutzte Licht zurück in die Solarzellen reflektieren, damit es genutzt werden kann.

Bifaziale Solarzellen

Bifaziale Solarmodule haben auf beiden Seiten eine Schicht aus kristallinen Solarzellen. Eine Schicht ist zur Vorderseite und eine zur Unterseite ausgerichtet. Die obere Schicht besteht in der Regel aus monokristallinen Solarzellen und die untere aus polykristallinen Solarzellen. Die Rückseitenfolie wurde entfernt, damit die Module eine Transparenz zwischen den Solarzellen aufweisen und so mehr Sonnenlicht auf die polykristallinen Solarzellen fallen kann. Bifaziale Solarmodule haben höhere Wirkungsgrade von bis zu 23 %.

Transparente Solarzellen

Transparente Solarzellen sind halb-lichtdurchlässige (semitransparente) PV-Module, bei denen die Zellen selbst nicht durchlässig sind, sondern vielmehr die Trägerschicht aus Glas oder seltener auch Kunststoff. In diesen Modulen können sowohl kristalline als auch amorphe Solarzellen integriert sein. Transparente Solarzellen werden oft aus ästhetischen Gründen eingesetzt, da sie ein faszinierendes Licht-Schattenspiel erzeugen können. 

Schindel Solarzellen

Schindel-Solarmodule werden ähnlich wie Habelzellen-Module in Teile geschnitten. Statt einer Halbierung werden die Solarzellen jedoch in fünf bis sechs Streifen geschnitten. Diese werden dann mit einem leitfähigen Kleber überlappen, wie bei Dachschindeln, aneinander geklebt. Ein Schindel-Modul besteht aus 300 bis 400 Solarzellen. Der Leistungsverlust innerhalb der Solarzellen ist geringer, sie sind sehr flexibel, aber trotzdem noch robust.

Andere Arten von Solarzellen

Neben den Kristallinen gibt es auch andere Arten von Solarzellen

Dünnschichtsolarzellen

Dünnschichtsolarzellen, auch amorphe Solarzellen genannt, bestehen aus einer extrem dünnen Schicht photovoltaikfähiger Materialien wie amorphem Silizium, Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGS) oder Cadmiumtellurid (CdTe). Im Gegensatz zu kristallinen Solarzellen werden diese Materialien einfach auf verschiedenen Oberflächen aufgedruckt oder aufgedampft, was ihre Flexibilität und Anwendungsmöglichkeiten erweitert. Die Zellen sind deshalb sehr flexibel, haben allerdings einen Wirkungsgrad nur von 10 bis 13 %.

Organische Solarzellen

Organische Solarzellen bestehen nicht aus Siliziumhalbleitern. Stattdessen werden organische, also kohlenstoffhaltige, Verbindungen eingesetzt. Die Herstellung organischer Solarzellen ist einfacher, preisgünstiger und energieeffizienter. Allerdings ist der Wirkungsgrad der Zellen mit 6 bis 7 % derzeit noch stark begrenzt.

Fazit 

Kristalline Solarzellen gibt es in den Ausführungen monokristallin und polykristallin. Monokristalline Solarzellen haben einen höheren Wirkungsgrad und sind vergleichsweise teuer. Polykristalline Solarzellen haben einen etwas geringeren Wirkungsgrad, sind dafür preiswerter. Obwohl sie eine bläuliche Farbe haben und weniger ästhetisch ansprechend sein können, sind sie eine effiziente und zuverlässige Option.

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