Monokristalline PV-Module haben eine schwarze Färbung und wurden ursprünglich für Satelliten entwickelt. Sie werden bevorzugt auf kleinen Dachflächen eingesetzt. Das liegt daran, dass monokristalline Solarmodule im Vergleich den höchsten Wirkungsgrad haben. Sie erzielen einen höheren Stromertrag pro m². Ihr aufwendiges Herstellungsverfahren macht sie aber auch zu den teuersten Photovoltaikmodulen.
Und das erfahren Sie alles über monokristalline Solarzellen:
- Herstellung und Aufbau von monokristallinen Solarzellen
- Vorteile von monokristallinen Solarzellen
- Nachteile von monokristallinen Solarmodulen
- Wirkungsgrad von monokristallinen Solarzellen
- Leistungsverluste und Schwachlichtverhalten
- Was kosten monokristalline Solarmodule?
- Einsatzgebiete von monokristallinen PV-Modulen
- Monokristalline Solarmodule Testsieger
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Herstellung und Aufbau von monokristallinen Solarzellen
Für die Herstellung von kristallinen Solarmodulen wird das Halbleitermaterial Silizium verwendet. Silizium ist nach Sauerstoff das häufigste chemische Element und besteht aus Quarzsand.
Für die Herstellung wird das Silizium geschmolzen und anschließend gereinigt. Danach wird das reine Silizium in Form eines Stabes aus der Siliziumschmelze gezogen. Der Stab wird in sehr dünne Scheiben, sogenannte Wafer, geschnitten. Das Verfahren wird deshalb auch Waferverfahren genannt.
Diese einzelnen Solarzellen werden dann gereinigt und chemisch behandelt. Es wird auch eine Antireflexionsschicht angebracht. Anschließend werden die Zellen mit elektrischen Kontakten ausgestattet und zusammen zu einem Solarmodul verschaltet.
Monokristalline Solarzellen bestehen aus nur einem Siliziumkristall.
Monokristalline vs. Polykristallin - Was ist der Unterschied?
Monokristalline und polykristallinen Solarzellen haben unterschiedliche Herstellungsverfahren. Monokristalline Solarzellen werden aus nur einem einzigen Siliziumkristall gefertigt. Polykristalline Solarzellen werden dagegen aus mehreren Kristallen gefertigt.
Diese werden in einem einfacherem Verfahren in einem Block gegossen und dann in Scheiben abgeschnitten. Das führt dazu, dass ein Energieverlust in den Grenzbereichen der verschiedenen Kristalle stattfindet. Bei monokristallinen Solarzellen gibt es diesen Energieverlust nicht, weshalb ihr Wirkungsgrad höher ist. Polykristalline Solarmodule sind aufgrund ihres niedrigeren Wirkungsgrades und des einfacheren Herstellungsverfahren günstiger.
Neben den beiden gibt es noch viele andere Arten von Solarzellen.
Vorteile von monokristallinen Solarzellen
Der größte Vorteil monokristalliner PV-Module ist ihr hoher Wirkungsgrad von über 20%.
Dadurch eigenen sie sich sehr gut für Gebäude mit kleineren Dachflächen (und dazu gehören Einfamilienhäuser) oder wenn die Solaranlage eine hohe Leistung erzielen muss. Der Stromertrag ist pro m² im Vergleich zu anderen Photovoltaikmodulen am größten.
Ein weiterer entscheidender Kauffaktor ist ihre edle und ästhetische Optik. Ihre schwarze bis dunkelblaue Färbung und ihre homogene Oberfläche macht monokristalline Module beliebt, wenn es ums Design geht. Insbesondere in der Ausführung Full-Black, bei der auch alle Modul-Komponenten schwarz sind, sehen monokristalline Solarmodule sehr gut aus.
Außerdem lassen sich monokristalline Module leicht und mit nur wenig Aufwand montieren und installieren - anders als beispielsweise bei Solarziegeln. Die Module sind einfach anzubringen und zu verschalten. Die Wartung und Reinigung sind ebenfalls einfach, da die Module robust und kaum anfällig für Umwelteinflüsse sind. Die Degradation ist ebenfalls sehr gering. (Degradation ist der altersbedingte Verschleiß und Leistungsverlust über die Jahre hinweg.)
So sehen monokristalline Solarzellen aus
Nachteile von monokristallinen Solarmodulen
Der wahrscheinlich größte Nachteil monokristalliner Solarmodule ist ihr erhöhter Anschaffungspreis. Durch den hohen Wirkungsgrad werden zwar weniger Module benötigt, wirtschaftlich senkt das die Anschaffungskosten jedoch kaum. Polykristalline Solarmodule sind hier deutlich günstiger.
Zusätzlich besitzen monokristalline Solarzellen ein schlechteres Schwachlichtverhalten als polykristalline Zellen. Das bedeutet, auch bei schlechten oder diffusen Lichtverhältnissen kommt es bei monokristalline PV-Module zu Leistungseinbußen. Die Module sollten deshalb entsprechend zur Sonne ausgerichtet werden und keiner Verschattung ausgesetzt sein.
Die aufwendige Herstellung der monokristallinen Solarzellen benötigt viel Zeit und Materialien. Die Solarzellen haben somit eine schlechtere Umweltbilanz. Dementsprechend dauert die energetische Amortisation mit 4 bis 6 Jahren auch länger. Polykristalline Module amortisieren sich im Vergleich dazu innerhalb von 2-5 Jahren.
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Wirkungsgrad von monokristallinen Solarzellen
Monokristalline Solarzellen haben den höchsten Wirkungsgrad aller Solarmodulen. Bei direkter Sonneneinstrahlung erzielen monokristalline Solarmodule einen Wirkungsgrad von bis zu 22%. Durchschnittliche Werte liegen eher zwischen 14% und 18%. Die Firma Jinko Solar hat Anfang 2021 einen Rekordwert von 24,9% erzielt. Eine zukünftige Steigerung des Wirkungsgrades ist sehr wahrscheinlich.
Der Wirkungsgrad gibt die Umwandlung der Stromenergie
im Verhältnis zur Sonnenenergie wieder. Je höher der Wirkungsgrad, desto mehr Sonneneinstrahlung kann das Solarmodul in Strom umwandeln. Mit dem Wirkungsgrad wird also die Höhe des Solarstromertrags ermittelt.
Leistungsverluste und Schwachlichtverhalten
Monokristalline Solarmodule sind anfällig für Temperaturschwankungen und schlechte Lichtverhältnisse. Werden die Module sehr warm im Sommer, kann das zu Leistungseinbußen führen. Eine effiziente Hinterkühlung oder ein Kühlsystem können hier Abhilfe schaffen. Schlechte und diffuse Lichtverhältnisse mindern den Ertrag ebenfalls. Eine gute Ausrichtung nach Süden und keine Verschattungen sind deshalb wichtig.
Was kosten monokristalline Solarmodule?
Monokristalline Solarmodule haben eine durchschnittliche Preisspanne von 180€ bis 350€. Die Preise variieren je nach Hersteller und Qualität. Für ein Kilowatt-Peak Solarleistung benötigen Sie ungefähr 4 Solarmodule. Das entspräche 720€ bis 1.400€ pro kWp. Module für eine 6 kWp Anlage (eine passende Größe für ein Einfamilienhaus) kosten demnach 4.300€ bis 8.400€.
Einsatzgebiete von monokristallinen PV-Modulen
Monokristalline Photovoltaikmodule eignen sich besonders für kleine Hausdächer und Einfamilienhäuser. Der hohe Wirkungsgrad gleicht den Nachteil des Platzmangels aus. Monokristalline Module eignen sich auch gut als Ergänzung zu einer Solarthermieanlage. Nutzt man die Dachfläche effizient, können beide Anlagen untergebracht werden.
Monokristalline Solarmodule Hersteller & Testsieger
In unserem großen Solarmodul Test und Vergleich haben wir zahlreiche Hersteller von monokristallinen Solarmodulen streng unter die Lupe genommen. Das sind die TOP 21:
Platz | Hersteller | Herkunft | Wertung | Zuverlässig-keit | Leistungs-Fähigkeit | Glaubwürdigkeit | Rentabilität |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 |  | 4,7 | 5,0 | 4,8 | 4,7 | 4,2 | |
1 |  | 4,7 | 4,9 | 4,9 | 4,9 | 4,0 | |
2 | | 4,5 | 3,6 | 4,5 | 5,0 | 4,9 | |
3 |  | 4,5 | 5,0 | 5,0 | 4,2 | 3,8 | |
4 | | 4,5 | 4,5 | 4,7 | 4,2 | 4,4 | |
5 |  | 4,4 | 4,1 | 4,6 | 4,6 | 4,4 | |
6 |  | 4,4 | 3,9 | 4,7 | 4,1 | 5,0 | |
7 | | 4,4 | 4,0 | 4,4 | 4,3 | 5,0 | |
8 | ZNShine | | 4,4 | 3,7 | 4,9 | 4,1 | 5,0 |
9 | Seraphim | | 4,4 | 3,9 | 4,4 | 4,3 | 4,9 |
10 | Astronergy | | 4,3 | 3,9 | 4,7 | 3,9 | 4,7 |
11 | | 4,3 | 3,8 | 4,7 | 3,8 | 4,9 | |
12 | Winaico |  | 4,3 | 4,5 | 4,4 | 4,0 | 4,3 |
13 | BYD | | 4,3 | 3,3 | 4,6 | 4,4 | 4,8 |
14 | REC |  | 4,3 | 4,5 | 4,9 | 3,7 | 3,9 |
15 | | 4,3 | 4,0 | 4,3 | 3,8 | 4,8 | |
16 | Sunport | | 4,2 | 3,6 | 4,7 | 4,0 | 4,1 |
17 | Canadian Solar | | 4,0 | 3,5 | 4,4 | 3,7 | 4,6 |
Fazit
Monokristalline Solarmodule sind eine gute Option, wenn Sie nur eine begrenzte Fläche zur Verfügung haben oder auf ein hohe Leistung der Module angewiesen sind. Außerdem sind die Solarmodule robust und langlebig, sodass viele Hersteller eine Garantie von 20 bis 30 Jahren ausstellen. In den meisten Fällen spielt zudem auch die schwarze Farbe und die ebene Oberfläche der Module für viele Photovoltaik-Besitzer eine große Rolle.
Wenn Sie mehr Platz zur Verfügung haben und Kosten sparen wollen, können Sie auf polykristalline Module zurückgreifen.
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