Solarzellen: monokristallin oder polykristallin?

Wer in eine Photovoltaikanlage (PV-Anlage) investieren will, hat die Wahl, ob er auf monokristalline oder polykristalline Solarzellen setzt. Beide Arten von Solarzellen haben Stärken und Schwächen. Wir stellen sie in diesem Artikel vor und nennen die jeweils idealen Einsatzgebiete.

Herstellungsverfahren von monokristallinen und polykristallinen Solarzellen

Sowohl monokristalline als auch polykristalline Solarzellen werden in Dickschichtsolarmodulen verbaut. Beide Solarzellenarten werden als hauchfeine Siliziumscheiben hergestellt, die als sogenannte Wafer in Form geschnitten werden.

Der zentrale Unterschied: Für monokristalline Solarzellen wird aufwendig ein einzelner Siliziumkristall gezüchtet, aus dem dann Siliziumscheiben geschnitten werden. Bei polykristallinen Zellen wird das reine Silizium aufgeschmolzen und dann auf eine bestimmte Weise abgekühlt. Dabei entsteht eine Vielzahl an Kristallen im Block, der dann ebenfalls in Wafer geschnitten wird.

Die Herstellung von polykristallinen Solarmodulen geht schneller und ist kostengünstiger, was sich in einem niedrigeren Verkaufspreis der entsprechenden Solarmodule widerspiegelt.

Das Herstellungsverfahren beeinflusst die Leistungsfähigkeit der Solarzellen. Aufgrund ihrer einheitlichen Struktur erzielen monokristalline Solarzellen im Vergleich zu polykristallinen Solarzellen deutlich höhere Wirkungsgrade:

• monokristalline Solarzellen: bis zu 22 % Effizienz
• polykristalline Solarzellen: zwischen 12 und 20 % Effizienz

Module mit monokristallinen Solarzellen sind die leistungsstärksten am Markt. Wer auf möglichst kleiner Fläche einen hohen Stromertrag erzielen will, entscheidet sich also dafür.

Bei Schwachlicht büßen sowohl poly- als auch monokristalline Solarzellen an Effizienz ein. Der Abfall fällt bei monokristallinen Solarzellen etwas geringer aus.

Dafür können polykristalline Solarzellen in Sachen Langlebigkeit punkten: Bei ihnen ist die Degradation geringer ausgeprägt.

Aussehen von monokristallinen und polykristallinen Solarzellen

Monokristalline Solarzellen haben eine dunkelblaue bis tiefschwarze Farbe. Für polykristalline Solarzellen sind hellere Blautöne charakteristisch. Eigentlich sind alle kristallinen Solarzellen von Natur aus grau. Die unterschiedliche Farbgebung resultiert aus der jeweiligen Antireflexschicht, die auf das Silizium aufgetragen wird und die Eigenschaften der Solarzellen optimiert.

Die Form von poly- und monokristallinen Wafern unterscheidet sich aufgrund der unterschiedlichen Typen von Siliziumblöcken (Ingots), aus denen sie geformt werden. Polykristalline Wafer werden aus quaderförmigen Siliziumblöcken gesägt, was ihre charakteristische quadratische Form ergibt. Monokristalline Wafer werden dagegen aus zylinderförmigen Siliziumstäben geschnitten, sodass die Wafer eine pseudoquadratische bzw. achteckige Form erhalten.

Monokristalline Solarzellen sind teurer in der Herstellung und erreichen höhere Wirkungsgrade. Beides erhöht ihren Verkaufspreis: Monokristalline Solarmodule sind 10–20 % teurer als polykristalline Module.

Polykristalline Solarmodule weisen ein etwas besseres Preis-Leistungs-Verhältnis auf. Ihr geringerer Wirkungsgrad fällt bei entsprechend viel vorhandener Freifläche kaum ins Gewicht. Überdies spricht die geringere Degradation für die polykristallinen Zellen.

Eine Übersicht zu den Anschaffungspreisen für die verschiedenen Solarmodule und Komponenten finden Sie in unserem Ratgeber zu den Kosten für PV-Anlagen.

Amortisation von polykristallinen und monokristallinen Solarzellen

Die Anschaffung einer Photovoltaikanlage ist eine größere Investition. Bei einem Einfamilienhaus fallen je nach Anzahl der Module für Anschaffung und Montage vier- bis fünfstellige Eurobeträge an. Wartung und Reinigung der Solarmodule kommen als laufende Posten später dazu.

Die Investition zahlt sich aber über die Jahre aus: zum einen über die gesparten Stromkosten, zum anderen über die Einspeisevergütung. Sowohl bei poly- als auch bei monokristallinen Solarmodulen dauert es derzeit (Stand: 2021) zwischen 8 und 12 Jahre, bis die Anlagen schwarze Zahlen schreiben. 

Neben dem wirtschaftlichen Aspekt achten immer mehr Verbraucher auch auf die Nachhaltigkeit bei Solarmodulen. Das Stichwort ist hierbei: Energiebilanz. Je früher ein Solarmodul so viel Strom auf umweltfreundliche Weise erzeugt hat, wie dessen Herstellung erfordert hat, umso besser.

Hier haben polykristalline gegenüber monokristallinen Solarmodulen die Nase vorn, da die Herstellung der monokristallinen Zellen energieintensiver ist. Sie amortisieren sich daher erst einige Monate später. Für beide Technologien liegt die energetische Amortisationszeit bei unter zwei Jahren.

Die idealen Einsatzgebiete von poly- und monokristallinen Solarzellen

Beide Solarzellenarten werden sowohl in Photovoltaikanlagen für die Industrie als auch für den privaten Sektor verbaut.      

Wer ausreichend Fläche zur Verfügung hat, etwa auf dem Hausdach, der Garage oder dem Gartenhaus, für den sind die günstigeren polykristallinen Solarmodule eine solide Wahl. Ist aber relativ wenig Fläche vorhanden und die Lichtsituation ungünstiger, ist monokristallinen Solarzellen der Vorzug zu geben, die einen geringeren Platzbedarf für denselben Ertrag haben wie polykristalline Module.

Übrigens: In welcher Größe Sie Ihre Anlage am besten planen, können Sie mit unserem Photovoltaikanlagen-Rechner ermitteln.

Anders als bei polykristallinen Solarmodulen können Verbraucher bei monokristallinen Solarmodulen aus unterschiedlichen Farben wählen. Diese ergeben sich aus den verwendeten Antireflexbeschichtungen. Typisch sind Dunkelblau, Schwarz oder Anthrazit. Die schwarzen Panels werden oftmals als besonders attraktiv empfunden und lassen sich ausgezeichnet in die vorhandene Architektur integrieren. Die polykristallinen Solarpanels sind dagegen stets hellblau. Sowohl poly- als auch monokristalline Solarmodule lassen sich darüber hinaus einfärben, indem man zusätzliche Antireflexschichten aufträgt. Allerdings reduzieren diese zusätzlichen Schichten den Solarstromertrag.

Wollen Sie Solarpanels möglichst dezent verbauen, sollten Sie die Verwendung von Dünnschichtmodulen in Betracht ziehen. Diese können ohne Rahmen an Fassaden und auf Dächern angebracht werden oder als transparente Solarmodule in Glasfronten von Gebäuden integriert werden.