Polykristalline Solarzellen: Vor- und Nachteile & Herstellung

Kai Janßen
Zuletzt aktualisiert: 15/06/2022
Kategorie: Solarzellen

Aufgrund ihrer guten Verfügbarkeit am Markt und des geringen Preises erfreuen sich polykristalline Solarzellen einer großen Beliebtheit und nehmen derzeit einen Marktanteil von circa 70% ein. Auf der anderen Seite steht ihr moderater Wirkungsgrad. Nicht nur deswegen ist in Zukunft mit einem Rückgang ihrer Bedeutung zu rechnen.

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Was sind polykristalline Solarzellen?

Polykristalline Solarzellen sind Solarzellen aus Siliziumkristallen. Der Name polykristallin kommt daher, da sie aus mehreren Siliziumkristallen hergestellt werden. Die Verwendung mehrerer Kristalle führt dazu, dass der Wirkungsgrad niedriger ist als bei monokristallinen Solarzellen, die aus einem Siliziumkristall hergestellt werden. Das Herstellungsverfahren ist dagegen einfacher und die Kosten der Solarzellen dementsprechend niedriger.

Polykristalline Solarzelle

Polykristalline Solarzellen

Herstellung von polykristallinen Solarzellen

Für die Herstellung polykristalliner Solarzellen wird das Halbleitermaterial Silizium (Quarzsand) benötigt. Dieses wird geschmolzen, gereinigt und in eine viereckige Form gegossen. Während das geschmolzene Silizium abkühlt, entstehen unterschiedlich große Kristallstrukturen in dem Block. Von diesen werden hauchdünne Scheiben abgeschnitten, sogenannte Wafer. Jede Scheibe bildet dann eine Solarzelle.

Beim Blockgussverfahren wird das Silizium erst geschmolzen und dann in einem quadratischen Block (Kokille) gegossen. Dieser wird kontrolliert von unten nach oben abgekühlt. Beim Abkühlen wachsen die unterschiedlich großen Kristalle.

Beim Bridgeman-Verfahren schmilzt eine Induktionsheizung das Silizium in einem Tiegel. Im Gegensatz zum Blockgussverfahren wird das geschmolzene Silizium nicht in eine Form gegossen. Es kühlt im Tiegel selbst ab. Die Induktionsheizung wird nach oben bewegt, was das Silizium vom Tiegelgrund langsam nach oben erstarren lässt. Der nun entstandene längliche Block wird auch Ingot genannt. 

Vor- und Nachteile von polykristallinen Solarzellen

Polykristalline Solarzellen weisen im Vergleich zu monokristallinen Solarzellen und Dünnschichtzellen sowohl Vor- als auch Nachteile auf.

Vorteile:

  • Geringe Anschaffungskosten
  • Robus und Pflegeleicht
  • Hohe Lebensdauer
  • Gute Verfügbarkeit am Markt

Nachteile:

  • Geringer Wirkungsgrad
  • Höherer Flächenbedarf
  • Hohes Gewicht
  • Probleme bei schwachem Licht

Vorteile von polykristallinen Solarzellen

Die Vorteile polykristalliner Solarzellen sind ihre geringen Material- und Herstellungskosten und demnach ihr geringer Preis. Dazu haben die Solarzellen eine sehr lange Lebenszeit. Dies macht sie sowohl ökonomisch als auch ökologisch attraktiv. Außerdem sind polykristalline Solarmodule ohne lange Wartezeiten erhältlich, da sie so weit verbreitet sind.

  • Polykristalline Solarzellen sind deutlich günstiger als monokristalline Solarzellen, da das Silizium nicht so rein sein muss. So können Kosten für die Rohstoffe gespart werden. Zudem ist das Herstellungsverfahren einfacher. Die Anschaffungskosten polykristalliner Solarmodule sind demnach niedriger. Die Preise für ein Modul liegen zwischen 150  und 270 Euro. 
  • Polykristalline Solarmodule sind robust, pflegeleicht und haben eine hohe Lebenszeit. Wartung und Reinigung der Module sind deshalb einfach. Zusätzlich amortisieren sich die Module sowohl wirtschaftlich als auch energetisch früher als monokristalline Module - etwa nach bereits in 2-5 Jahren.
  • Durch die hohe Verfügbarkeit am Markt entstehen kaum Wartezeiten für die Module. Haben Sie sich für die Anschaffung einer polykristallinen PV-Anlage entschieden und einen Fachbetrieb ausgewählt, ist die Lieferzeit der Module kein Problem.

Nachteile von polykristallinen Solarzellen

Die Nachteile polykristalliner Solarzellen sind ihr schlechterer Wirkungsgrad und dementsprechend auch ihr größerer Flächenbedarf. Auf kleinen Häusern eignen sie sich deshalb eher weniger. Zusätzlich haben polykristalline Module im Vergleich zu Dünnschichtzellen ein deutlich höheres Gewicht und ein schlechteres Schwachlichtverhalten. 

  • Der schlechtere Wirkungsgrad polykristalliner Solarzellen gegenüber monokristalliner liegt an den Übergängen der verschiedenen Kristalle. Dort entsteht ein Leistungsverlust. Der Wirkungsgrad wird so gesenkt und liegt bei 14% bis 20%.
  • Aufgrund Ihres schlechteren Wirkungsgrades benötigen polykristalline Module mehr Dachfläche. Es werden also mehr Module benötigt, um den gleichen Ertrag wie monokristalline Solarzellen zu erzielen. Bei einer kleinen verfügbaren Fläche ist der Stromertrag deshalb geringer als bei monokristallinen Solarmodulen. 
  • Das hohe Gewicht polykristalliner Solarzellen führt dazu, dass sie nur auf Dächern installiert werden können, die auch eine hohe Traglast haben. 
  • Polykristalline Solarmodule haben zwar ein minimal besseres Schwachlichtverhalten als monokristalline Module, im Vergleich zu Dünnschichtzellen schneiden sie jedoch deutlich schlechter ab. Bei diffusem Licht, Bewölkung oder einer Teilverschattung kommt es deshalb zu spürbaren Leistungseinbußen.

Wirkungsgrad von polykristallinen Solarzellen

Polykristalline Solarzellen haben meist einen Wirkungsgrad von 15 bis 20%, d.h. er ist niedriger als bei monokristallinen Solarzellen. Der Wirkungsgrad einer Solarzelle determiniert die Effizienz, mit der aus dem einfallenden Sonnenlicht Strom erzeugt werden kann. Dieser Wert unterscheidet sich je nach Modul und Hersteller.

Was kosten polykristalline Solarmodule?

Der Preis von polykristallinen Solarmodulen liegt zwischen 150 und 270 Euro pro PV-Modul. Das entspricht einem Preis von 750 bis 1.300 Euro pro Kilowattpeak installierter Leistung. Für eine 5 kWp Solaranlage entstehen demnach Kosten für die Solarmodule von rund 5.000 Euro.

Einsatzgebiete von polykristallinen Solarzellen

Polykristalline Solarmodule brauchen mehr Fläche, um den gleichen PV-Ertrag wie monokristalline Module zu erreichen. Jedoch sinkt der ohnehin niedrigere Preis pro Modul weiter, je mehr Solarmodule verbaut werden. Polykristalline Solarzellen eignen sich deshalb besonders für größere Dächer oder Flächen. Der Anschaffungspreis der kompletten Photovoltaikanlage reduziert sich so deutlich und die Wirtschaftlichkeit steigt. 

Bei einer kleineren verfügbaren Fläche sollten Sie deshalb eher auf monokristalline Solarmodule zurückgreifen, da diese leistungsfähiger sind.

Hersteller von polykristallinen Solarmodulen

Im privaten Sektor schwenken immer mehr Hersteller zur Herstellung von monokristallinen Solarzellen. Daher ist die Auswahl beschränkt. Zu den bekanntesten Herstellern von polykristallinen Solarzellen zählen: 

Polykristallin oder monokristallin?

Die Wahl zwischen polykristallin oder monokristallin hängt hauptsächlich von der verfügbaren Fläche und dem Strombedarf ab. Bei einer kleinen Dachfläche und einem hohen Leistungsbedarf eignen sich die leistungsstarken monokristallinen Solarzellen besser. Diese werden bei Privathaushalten überwiegend eigesetzt. Bei einer größeren verfügbaren Fläche lassen sich mit polykristallinen Modulen einiges an Kosten sparen.

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