Monokristalline und polykristalline Solarzellen sind die gängigsten und meistbenutzten Zelltypen. Beide werden aus Silizium hergestellt, unterscheiden sich jedoch aufgrund verschiedener Herstellungsverfahren in ihren Eigenschaften. In diesem Ratgeber stellen wir die wichtigsten Unterschiede im Vergleich.
Das Wichtigste zuerst
Was ist besser?
Monokristalline Solarzellen haben einen Wirkungsgrad von 18 bis 23%. Polykristalline Module 15 bis 18%.
Kostenunterschiede
Monokristalline Solarzellen kosten 130 € bis 250 € pro Modul. Polykristalline Zellen kosten 110 € bis 190 €.
Aussehen
Monokristalline Zellen sind schwarz. Polykristalline Solarzellen haben eine bläuliche Farbe.
Poly ist out
Poly-Module werden kaum mehr für private PV-Anlagen verwendet. Mono-Zellen haben sie vom Markt verdrängt.
Was sind die Unterschiede zwischen monokristallinen und polykristallinen Solarzellen?
Der wesentliche Unterschied zwischen monokristallinen und polykristallinen Solarzellen besteht in ihrer Struktur. Monokristalline Solarzellen besitzen eine Einkristallstruktur, weswegen sie einen höheren Wirkungsgrad erreichen. Polykristalline Solarzellen haben eine Mehrkristallstruktur, was ihnen eine hellere, bläuliche Farbe verleiht. Der Unterschied entsteht durch die Nutzung verschiedener Herstellungsverfahren.
Durch die unterschiedlichen Strukturen haben sowohl mono- als auch polykristalline Solarzellen ein charakteristisches Aussehen. Beide Solarzellen können mit bloßem Auge einfach voneinander unterscheiden.
Unterschiedliches Aussehen
Monokristalline Solarzellen zeichnen sich durch ihre dunkelblaue bis schwarze Farbe aus, während polykristalline Solarzellen bläulich sind. Neben der Farbe unterscheiden sich beide Zelltypen auch in ihrer Form. Monokristalline Wafer haben meist eine achteckige und polykristalline Wafer eine rechteckige oder quadratische Form.
Die Unterschiede in Farbe und Form ergeben sich, weil beide Zelltypen für die Herstellung verschiedene Verfahren nutzen.
Monokristallin vs. Polykristallin
Unterschiedliche Herstellungsverfahren
Beide Zelltypen nutzen unterschiedliche Herstellungsverfahren.
Die Herstellung von monokristallinen Solarzellen ist komplexer und aufwendiger. Nach dem Schmelzen und Reinigen des Siliziums wird unter Hitze ein Silizium-Stab gezogen. Dadurch entsteht ein Einkristall. Für die Herstellung polykristalliner Zellen werden hingegen mehrere Siliziumblöcke zusammengeschmolzen, wodurch ein großer Siliziumblock entsteht. Dadurch entsteht ein Mehrkristall.
Beide Zelltypen schneidet man nach der Abkühlung in Wafer. Die Wafer werden dann in Solarzellen verarbeitet. Das beinhaltet die Reinigung, das Aufbringen einer Antireflexionsschicht und die elektrische Verdrahtung in Solarzellen aus Silizium.
Aufgrund der unterschiedlichen Kristallstruktur haben mono- und polykristalline Zellen verschiedene Wirkungsgrade.
Monokristallin oder Polykristallin: Wirkungsgrad
Monokristalline Solarzellen haben bei direkter Sonneneinstrahlung einen Wirkungsgrad von 18 bis 23 Prozent. Polykristalline Solarzellen weisen hingegen einen Wirkungsgrad von 15 bis 18 Prozent auf.
| Eigenschaften | monokristalline Solarzellen | polykristalline Solarzellen |
|---|---|---|
| Wirkungsgrad | 18 - 23 % | 15 - 18 % |
| chemische Bezeichnung | c-Si | mc-Si |
Was bedeutet der Unterschied im Wirkungsgrad in der Praxis?
In der Praxis bedeutet dieser Unterschied im Wirkungsgrad, dass monokristalline Solarzellen weniger Platz für dieselbe Leistung benötigen. Sie erzeugen mehr Ertrag auf der gleichen Fläche. Daher werden sie oft dort eingesetzt, wo nur eingeschränkt Platz verfügbar ist, wie auf Dächern von Einfamilienhäusern.
Beispiel: Ein Einfamilienhaus mit jährlichem Stromverbrauch von 4.000 kWh verfügt nur über 32 Quadratmeter für die Installation einer PV-Anlage. Auf diese Fläche passen maximal 14 Module.
- Mit 14 polykristallinen Modulen à 320 Wp ist eine PV-Anlage mit 4.425 Wp Nennleistung installierbar.
- Auf der gleichen Fläche erzeugen 14 monokristalline Module mit je 370 Wp eine Nennleistung von 5.180 Wp.
In diesem Fall erzeugen monokristalline etwa 17 % mehr Strom als polykristalline Module.
Unterschiedliche Preise
Monokristalline Solarzellen kosten 130 bis 250 € je Modul, polykristalline Solarzellen nur 110 bis 190 €. Polykristalline Solarzellen sind somit günstiger. Monokristalline Solarzellen erreichen den höheren Wirkungsgrad, wofür eine aufwändigere Herstellung notwendig ist. Dies reflektiert sich in einem 10 bis 20% höheren Preis.
| Zelltyp | Preis je Modul |
|---|---|
| Monokristalline Solarzellen | 130 - 250 € |
| Polykristalline Solarzellen | 110 - 190 € |
Schwachlichtverhalten bei diffusem Licht
Das Schwachlichtverhalten bei diffusem Licht ist sowohl bei monokristallinen als auch polykristallinen Solarzellen ähnlich. Beide büßen bei diffusem Licht an Leistung ein. Allerdings produzieren monokristalline Zellen aufgrund des besseren Wirkungsgrads mehr Energie pro Quadratmeter als polykristalline Module, selbst bei schlechten Lichtverhältnissen.
Temperaturbeständigkeit
Es besteht kein wesentlicher Unterschied in Bezug auf Temperaturbeständigkeit zwischen monokristalline und polykristalline Solarzellen. Beide haben einen vergleichsweise hohen Temperaturkoeffizient von etwa -0,4 % pro Grad Celsius. Das heißt, sie verlieren pro Grad Celsius 0,4 Prozent an Leistung.
Degradation und Lebensdauer
Unabhängig vom Zelltyp haben kristalline Solarmodule eine lange Lebensdauer von über 30 Jahre. Während der Lebensdauer erleiden Solarzellen eine Degradation, sodass sie zunehmend an Leistung verlieren. Bei Polykristallinen ist die jährliche Degradation mit 0,2 bis 0,3 % geringer als bei Monokristallinen mit 0,3 bis 0,5 %.
| Zelltyp | Degradation |
|---|---|
| Monokristalline Solarzellen | 0,3 - 0,5 % |
| Polykristalline Solarzellen | 0,2 - 0,3 % |
Verfügbarkeit
Die Hersteller von PV-Modulen verwenden hauptsächlich monokristalline Solarmodule. Polykristalline Module werden zwar immer noch hergestellt, aber nur selten für den privaten Gebrauch, etwa für die Photovoltaikanlage eines Einfamilienhauses. Die monokristalline Technologie ist vorherrschend, weil sie leistungsfähiger ist und sich mittlerweile für den Massenmarkt eignet.
Vor- und Nachteile von monokristallinen und polykristallinen Solarzellen im Überblick
Monokristalline Solarzellen erreichen einen höheren Wirkungsgrad und benötigen weniger Platz für die Installation. Dafür sind sie kostenintensiver und degradieren schneller. Polykristalline Solarzellen haben zwar einen schlechteren Wirkungsgrad, dafür aber einen geringeren Preis. Sie haben das beste Preis-Leistungs-Verhältnis. Allerdings haben sie einen höheren Platzbedarf.
| Zelltyp | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|
| monokristalline Solarzellen | höherer Wirkungsgrad; Geringerer Platzbedarf; bessere Optik; höhere Verfügbarkeit | teurer; schnellere Degradation; aufwändigere Herstellung |
| polykristalline Solarzellen | bestes Preis-Leistungs-Verhältnis; einfachere Herstellung; geringere Degradation | geringerer Wirkungsgrad; höherer Platzbedarf; geringere Verfügbarkeit |
Polykristallin oder Monokristallin: was ist besser?
Monokristalline Solarzellen sind heutzutage die bessere Wahl, weswegen sie auch einen Marktanteil von circa 85% erreichen. Sie erzeugen mehr Energie auf geringerer Fläche. Deswegen eignen sie sich besonders für Anwendungsfälle, bei denen nur wenig Platz verfügbar ist. Das ist in Einfamilienhäusern und Balkonkraftwerken der Fall.
Polykristalline Solarzellen finden weiterhin Anwendung, primär in Großanlagen. Hier ist genügend Platz verfügbar und der niedrigere Wirkungsgrad wird durch eine höhere Anzahl an PV-Modulen kompensiert. Weil sie ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis haben, sind die Investitionskosten trotz höherer Modulanzahl niedriger als mit monokristallinen Solarzellen.
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