Der Unterschied zwischen monokristallinen und polykristallinen Modulen beginnt bei der Herstellung der Siliziumzelle. Monokristalline Zellen werden aus einem einzigen Siliziumkristall geschnitten, während polykristalline Zellen entstehen, indem geschmolzenes Silizium in einer Form abgekühlt wird und dabei mehrere Kristallstrukturen bildet. Dieser Herstellungsunterschied wirkt sich direkt auf den Wirkungsgrad aus: Monokristalline Module erreichen heute in der Regel Zellwirkungsgrade von 20 % bis 23 %, während polykristalline Module meist zwischen 15 % und 18 % liegen.

In der Praxis bedeutet das: Auf derselben Fläche lässt sich mit monokristallinen Modulen eine höhere installierte Leistung erzielen. Polykristalline Module hatten früher einen Vorteil bei den Kosten pro Watt, doch mit dem steigenden Produktionsvolumen monokristalliner Module hat sich dieser Preisunterschied in den letzten Jahren deutlich verringert. Auch optisch sind sie leicht zu unterscheiden: Monokristalline Module sind nahezu schwarz und gleichmäßig gefärbt, polykristalline Module wirken bläulich und gesprenkelt.

Im Folgenden vergleichen wir beide Modultypen ausführlich hinsichtlich Wirkungsgrad, Temperaturverhalten, Flächenbedarf, Kosten und Projekteignung.

Was Ist ein Monokristallines Modul und Wie Wird Es Hergestellt?

Die Grundlage monokristalliner Module bildet das sogenannte Czochralski-Verfahren. Ein Einkristallkeim wird in geschmolzenes Silizium eingetaucht und langsam unter Drehung nach oben gezogen. Dabei entsteht ein zylindrischer Einkristall-Ingot. Dieser wird anschließend in dünne Wafer geschnitten, aus denen die Zellen entstehen.

Eine Einkristallstruktur bedeutet, dass Elektronen innerhalb der Zelle auf weniger Hindernisse treffen. Da keine Korngrenzen vorhanden sind, sind die Stromverluste geringer und aus derselben Lichtmenge kann mehr elektrische Energie erzeugt werden. Auch die abgeschrägten Ecken der Zellen sind eine Folge dieses Herstellungsverfahrens, da beim Herausschneiden quadratischer Zellen aus einem zylindrischen Ingot die Ecken abgeflacht werden.

Dieses Verfahren erfordert mehr Energie und Zeit. Beim Sägen des Ingots geht ein bestimmter Anteil des Siliziums als Sägestaub verloren. Daher war die Herstellung monokristalliner Module historisch teurer. Mit zunehmender Skalierung und verbesserten Zelltechnologien hat sich dieser Kostenunterschied jedoch weitgehend geschlossen.

Heute basiert nahezu jedes neue Hochleistungsmodul auf dem Markt auf monokristalliner Technologie. Auch Module mit 550 W und mehr gehören zu dieser Gruppe.

Aufbau und Besonderheiten Polykristalliner Module

Bei polykristallinen Modulen wird Silizium geschmolzen, in eine rechteckige Form gegossen und abgekühlt. Während des Abkühlens entstehen im Material viele kleine Kristalle. Die Grenzflächen zwischen diesen Kristallen bremsen die Bewegung der Elektronen teilweise, weshalb der Wirkungsgrad einige Prozentpunkte unter dem monokristalliner Module liegt.

Der Herstellungsprozess ist kürzer und benötigt weniger Energie. Auch der Siliziumverlust ist geringer, weil die Form direkt quadratisch ist und keine Verluste an den Ecken entstehen. Deshalb waren polykristalline Module über viele Jahre eine wirtschaftliche Wahl für großflächige Anlagen.

Ein weiteres Merkmal polykristalliner Module ist ihr etwas höherer Temperaturkoeffizient im Vergleich zu monokristallinen Modulen. Das bedeutet, dass der Ertragsverlust mit steigender Temperatur etwas stärker ausfällt. In heißen Klimaregionen wirkt sich dieser Punkt auf die Berechnung des Jahresertrags aus.

Heute ist die Produktion polykristalliner Module deutlich zurückgegangen. Sie sind jedoch noch in Restbeständen und in einigen budgetorientierten Projekten zu finden.

Vergleich von Wirkungsgrad und Watt-Leistung

Bei einem Wirkungsgradvergleich sollte nicht nur die Wattangabe auf dem Moduletikett betrachtet werden, sondern auch die Fläche, die zur Erzeugung dieser Leistung benötigt wird. Zwei Module können jeweils 400 W leisten, doch das polykristalline Modul benötigt dafür eine größere Fläche.

Die wichtigsten Unterschiede lassen sich wie folgt zusammenfassen:

• Zellwirkungsgrad: Monokristalline Module liegen typischerweise bei 20 % bis 23 %, polykristalline bei 15 % bis 18 %.
• Leistung pro Quadratmeter: Monokristalline Module bieten auf derselben Fläche etwa 20 % bis 25 % mehr installierte Leistung.
• Temperaturkoeffizient: Bei monokristallinen Modulen ist der Leistungsverlust pro Grad Anstieg der Zelltemperatur in der Regel geringer.
• Verhalten bei schwachem Licht: Monokristalline Module beginnen morgens früher mit der Erzeugung und produzieren abends sowie bei bewölktem Wetter länger.
• Langfristige Degradation: Der jährliche Leistungsverlust ist bei beiden Typen ähnlich. Da monokristalline Module jedoch mit einem höheren Ausgangswirkungsgrad starten, bleibt ihre Leistung auch im 25. Jahr höher.

Um die Auswirkungen dieser Unterschiede auf die Investition klar zu erkennen, ist eine Berechnung des jährlichen Ertrags pro Modul hilfreich. Wie viel Energie ein Solarmodul erzeugt unser Berechnungsansatz erleichtert den Vergleich beider Modultypen für Ihren eigenen Standort.

Flächenbedarf und Grundstücksnutzung

Bei Projekten mit begrenzter Fläche wird die Wahl des Modultyps zu einer technischen Notwendigkeit. Dachanlagen verfügen nur über eine begrenzte nutzbare Fläche; um die gewünschte installierte Leistung zu erreichen, wird daher das Modul mit der höchsten Leistung pro Quadratmeter benötigt. In diesem Fall sind monokristalline Module nahezu die einzige Option.

Bei Freiflächenanlagen sieht die Situation etwas anders aus. Wenn ausreichend Fläche vorhanden ist, lässt sich dieselbe installierte Leistung auch mit polykristallinen Modulen erreichen, allerdings werden mehr Module, mehr Unterkonstruktion und längere Kabelwege benötigt. Diese Zusatzkosten heben die Einsparung beim Modulpreis häufig wieder auf.

Eine höhere Modulanzahl verlängert außerdem die Arbeitszeit. Montage, Verkabelung und Inbetriebnahme nehmen mit der Zahl der Module zu. Deshalb ist es irreführend, die Gesamtkosten ausschließlich anhand des Modulpreises zu bewerten.

Eine weitere Möglichkeit, die Fläche effizient zu nutzen, besteht darin, die Module den ganzen Tag möglichst senkrecht zur Sonne auszurichten. Solar-Nachführsystem an Standorten mit Nachführung steigt der Jahresertrag bei gleicher Modulanzahl deutlich.

Worauf Sollte Bei der Kostenberechnung Geachtet Werden?

Der Modulpreis allein bestimmt nicht die Gesamtkosten einer Investition. Um die tatsächliche finanzielle Belastung zu erkennen, sollten mehrere Positionen gemeinsam betrachtet werden:

1. Modulstückpreis: Verglichen werden sollte nach Kosten pro Watt, nicht nach Stückpreis.
2. Unterkonstruktion und Montage: Mit steigender Modulanzahl erhöhen sich auch die Kosten für Tragstruktur und Arbeitsaufwand.
3. Kabel und elektrische Materialien: Bei Anlagen, die sich über eine größere Fläche erstrecken, nehmen die DC-Kabellängen und die damit verbundenen Verluste zu.
4. Grundstückskosten: Bei Miete oder Kauf wirkt sich der Unterschied im Flächenbedarf direkt auf das Budget aus.
5. Jährlicher Ertrag: Zusätzliche Energieproduktion auf derselben Fläche verkürzt die Amortisationszeit.

Werden diese fünf Positionen gemeinsam berechnet, amortisiert sich der anfängliche Preisaufschlag monokristalliner Module bei den meisten Projekten bereits in den ersten Jahren. Besonders deutlich wird der Unterschied in Regionen mit hohen Grundstücks- und Konstruktionskosten.

Lebensdauer, Garantie und Langfristige Leistung

Bei fachgerechter Installation können beide Modultypen 25 bis 30 Jahre lang Strom erzeugen. Hersteller bieten in der Regel 12 Jahre Produktgarantie und 25 Jahre Leistungsgarantie. Die Leistungsgarantie sichert zu, dass das Modul am Ende des 25. Jahres noch einen bestimmten Anteil seiner ursprünglichen Leistung erreicht.

Bei monokristallinen Modulen liegt dieser garantierte Wert bei den meisten Marken höher. Die jährliche Degradation beträgt typischerweise etwa 0,4 % bis 0,5 %. Bei polykristallinen Modulen kann dieser Wert etwas höher liegen. Auch wenn der Unterschied innerhalb eines Jahres gering erscheint, wirkt er sich nach 25 Jahren auf den Gesamtertrag aus.

Ein weiterer Faktor für die Lebensdauer eines Moduls ist seine mechanische Belastbarkeit. Glasstärke, Rahmenprofil und Laminationsqualität beeinflussen die Haltbarkeit unabhängig vom Modultyp direkt. Zertifikate für Hagel-, Wind- und Schneelasttests sollten daher geprüft werden. Lebensdauer von Solarmodulen unsere Einschätzungen dazu bieten einen ausführlichen Überblick.

Welches Modul Eignet Sich Für Welches Projekt?

Bei Dachanlagen und Wohnprojekten liegen monokristalline Module klar vorn. Da auf begrenzter Fläche der maximale Ertrag erzielt werden soll, wirkt sich der Wirkungsgradunterschied direkt auf die Amortisationszeit aus. Auch optisch wird das homogene schwarze Erscheinungsbild von vielen Nutzern bevorzugt.

Für Fabrikdächer und Eigenverbrauchsanlagen gilt dieselbe Logik. Die installierte Leistung, die zur Deckung des gesamten Verbrauchs erforderlich ist, lässt sich nur durch eine effiziente Nutzung der Dachfläche erreichen. Bei solchen Projekten beeinflusst die Modulauswahl, wie gut Erzeugungs- und Verbrauchskurve zusammenpassen.

Bei großen Freiflächenanlagen hängt die Entscheidung vom Verhältnis zwischen Budget und Grundstückskosten ab. Ist das Grundstück günstig und großzügig bemessen, können polykristalline Module weiterhin in Betracht gezogen werden. Allerdings ist die Verfügbarkeit aus Lagerbeständen geringer geworden und es kann zu Beschaffungsproblemen kommen.

Zusammengefasst sind monokristalline Module unter den aktuellen Marktbedingungen in den meisten Szenarien die sinnvollere Wahl. Bei der Entscheidung sind Marke, Zelltechnologie und Garantiebedingungen mindestens ebenso wichtig wie die Kristallstruktur.

Ebenso Wichtig Wie die Modulauswahl: Der Winkel zur Sonne

Unabhängig vom Modultyp ist der Einfallswinkel des Lichts auf das Modul die wichtigste Variable für den Ertrag. Bei fest installierten Systemen steht das Modul nur während eines begrenzten Zeitfensters am Tag im idealen Winkel zur Sonne. In den übrigen Stunden wird ein Teil des einfallenden Lichts reflektiert und geht verloren.

Nachführsysteme bewegen die Module im Tagesverlauf mit der Sonne und reduzieren diese Verluste. Bei einachsigen Systemen liegt die jährliche Ertragssteigerung typischerweise bei 25 % bis 35 %. Bei zweiachsigen Systemen kann sie noch höher ausfallen. Dieser Zugewinn ist um ein Vielfaches größer als der Wirkungsgradunterschied zwischen monokristallinen und polykristallinen Modulen.

Die Leistung von Nachführsystemen im Feld hängt von der Qualität ihrer mechanischen Komponenten ab. Solartracker-Getriebe, Lagerbuchsen und Steuerungspanels tragen dazu bei, dass das System 25 Jahre lang zuverlässig arbeitet.

Wenn Sie bei Ihrer Investitionsplanung das Bewegungssystem gemeinsam mit der Modulauswahl betrachten, kann sich die Amortisationszeit deutlich verkürzen.