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Aktualisiert: 07.01.2020

Monokristalline Solarzellen - leistungsstarke Module

Monokristalline Solarzellen wurden ursprünglich für die Raumfahrttechnik und für Satelliten entwickelt. Später wurden monokristalline Solarmodule auch für ergebundene Photovoltaik-Anlagen genutzt und sind für ihren hohen Wirkungsgrad bekannt. Monokristalline Module sind teurer als polykristalline Varianten, dafür weisen diese Solarzellen auch weitaus höhere Wirkungsgrade auf.
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Monokristalline Solarzellen aus hochreinem Silizium

Monokristalline SolarzellenMonokristalline Solarzellen: hochreines Silizium erhöht
den Wirkungsgrad deutlich, Bild: wagner-solar.com
Monokristalline Solarzellen für Photovoltaik Anlagen werden in einem aufwendigen Verfahren aus dem Halbleitermaterial Silizium hergestellt. Dabei werden einkristalline Stäbe aus einer Siliziumschmelze gezogen. Anschließend werden diese Stäbe in dünne Scheiben zersägt, welche "Wafer" genannt werden.

Das Czochralski-Verfahren ist hierbei ein Vorgehen zur Herstellung einkristalliner Stoffe und Produktionsschritt in der Fertigung von monokristallinen Solarzellen. Die Ausgangssubstanz, in diesem Fall Silizium, befindet sich in geschmolzener Form in einem Tiegel. Dort wird ein rotierender Metallstab mit einem sogenannten "Impfkristall" eingeführt. An diesem Kristallisationskeim "wächst" eine Kristallschicht. Durch Veränderungen der Rotationsgeschwindigkeit und der Temperatur wird der Durchmesser des Endproduktes gestaltet. Das Czochralski-Verfahren führt nicht zu derart hochwertigem monokristallinem Silizium wie es das Zonenschmelzverfahren bereitstellt, es ist aber deutlich preisgünstiger und das bevorzugte Verfahren für monokristalline Solarzellen.

String Ribbon bezeichnet wiederum ein patentiertes Verfahren zur Herstellung von Wafern, dem Ausgangsmaterial für Solarzellen. Bei diesem Verfahren werden Drähte durch geschmolzenes Silizium gezogen. Zwischen den Drähten bildet sich durch Oberflächenspannung ein Band aus Silizium, das zu Wafern weiterverarbeitet wird. Im Unterschied zum Sägen von Wafern aus festen Siliziumblöcken kann mit der String Ribbon Technik bis zu 50% Silizium eingespart werden. Die Produktion ist besonders nachhaltig und trägt zu einer kürzeren energetischen Amortisation von Solarmodulen bei.

Die einzelnen monokristallinen Solarzellen werden anschließend miteinander zu Solarmodulen verschaltet. Bei einer Serienschaltung der Solarzellen wird eine höhere Spannung erzielt, was für allem für kleinere Photovoltaikanlagen nützlich ist. Eine Parallel­schaltung der Solarzellen sorgt vor allem bei teilweise verschatteten Solarmodulen für einen höheren Durchschnittsertrag.

Monokristalline Solarzellen werden dazu meistens in eine "square-round"-Form gebracht, dies bedeutet quadratisch mit abgerundeten Ecken. Solarmodule aus monokristallinen Solarzellen haben eine dunkel­blaue bis schwärzliche Färbung und wirken sehr glatt und eben. Sie haben eine Lebensdauer von rund 30 Jahren. Ein monokristallines Solarmodul wiegt größenbedingt zwischen rund 8 und 16 Kilogramm und ist damit deutlich schwerer als beispielsweise ein Dünnschichtmodul.

Monokristalline Module erzielen einen hohen Wirkungsgrad

Monokristalline Solarzellen haben im Vergleich zu polykristallinen Solarzellen einen sehr hohen Siliziumanteil und sind daher mit einem Wirkungsgrad von bis zu rund 20 Prozent die effektivsten Solarzellen bei direkter Sonneneinstrahlung. Monokristalline Solarmodule sind deshalb auch sehr gut geeignet, wenn nur eine geringe Dachfläche für eine Photovoltaik-Anlage zur Verfügung steht, oder wenn eine sehr hohe Leistung erzielt werden muss. Monokristalline Solarmodule werden beispielsweise von IBC Solar, Suntech, Schott Solar und Aleo Solar hergestellt.

Allerdings sind monokristalline Module aufgrund der aufwendigen Herstellung auch vergleichsweise teuer. Monokristalline Solarzellen büßen bei diffusem Licht an Leistung ein. Bei einer Dachfläche, die nicht direkt nach Süden ausgerichtet ist, kann sich der Wirkungsgrad der Solarmodule daher reduzieren. Alternativ kann ein Nachführsystem die Ausrichtung der Module stellenweise ausgelichen

Monokristalline Module benötigen länger bis zur energetischen Amortisation

Die zeit- und energieaufwendige Herstellung sorgt dafür, dass monokristalline Solarzellen eine schlechtere Umweltbilanz aufweisen als andere Photovoltaik Module. Die energetische Amortisation, also die Zeit, bis der Solarertrag den Energieaufwand der Herstellung übersteigt, ist bei monokristallinen Solarmodulen im Vergleich zwischen monokristallinen und polykristallinen Solarmodulen deutlich länger.

Zurzeit werden rund ein Drittel aller Photovoltaik-Anlagen mit monokristallinen Solarzellen betrieben, da die Module zwar aufwendig in der Herstellung und teurer sind, dies aber durch einen hohen Wirkungsgrad wieder ausgleichen.

Neben monokristallinen und polykristallinen Solarzellen sind auch besonders dünne cigs-Module erhältich. Bei der Wahl der Module ist es ratsam, einen Photovoltaik Fachbetrieb zu finden, der beratend zur Seite steht.

Dieser Artikel wurde erstellt von:
Christian Märtel, Redakteur www.Solaranlagen-Portal.com

Erfahrungen & Fragen zum Thema Monokristalline Solarzellen

Qualitäts-, Größen- und Preisunterschiede zwischen mono-und polykristallinen Solarmodulen?

Wie groß sind Qualitäts-, Größen- und Preisunterschiede zwischen mono-und polykristalline Solarmodulen? Die Abmessungen 1,65 m x 1 m sind ungünstig für meine Dachfläche
Antwort von SSE GmbH Solare Stromerzeugung

Die Preisunterschiede sind größer als der Qualität.

Kleine Monokristialline Solarmodule

Gibt es monokristalline Solarzellen, die nicht länger als 1,50m sind?
Antwort von Wiebach Elektrotechnik

Sicherlich meinen Sie Solarmodule, die es selbstverständlich in fast allen Größen gibt.
Standard-Solarzellen (kristalline) sind in der Regel 5", 6" oder (selten) 7" (12,7; 15,24 oder 17,78 cm).

Auf Grund dieser unterschiedlichen Maße und der Anzahl der verschalteten Zellen in einem Modul ergibt sich dessen Größe.

Photovoltaik: Modultypen im Vergleich

Ich habe einige Fragen zu den unterschiedlichen Modultypen für Photovoltaik: 1. Welche Lebensdauer haben Monokristalline Module? 2. Wie unterscheiden sich mono- und polykristalline Module hinsichtlich der Preise? 3.) Bei welchem Modultyp erhält man das bestmögliche Preis-Leistungsverhältnis: Monokristalline Module, Polykristalline Module oder Dünnschicht-Module? (im Hinblick auf Anschaffungskosten, Wirkungsgrad und Haltbarkeit)?
Antwort von Energieberatung Leitlein

1. In der Regel geht man von 25 bis 30 Jahren aus. Hängt auch von der Fertigungsqualität ab.

2. Die Polykristalline Module sind pro Watt etwas günstiger als die monokristallienen Module.

3. Nach meiner Meinung bei monokristallienen Modulen.

Gibt es noch deutsche Hersteller von Solarmodulen?

Ich erkundige mich im Auftrag einer sehr guten Freundin, die seit Jahren in Spanien lebt und dort ein Hausbauprojekt verwirklicht. Gibt es noch Deutsche Hersteller, die Solarzellen bzw. Wafer noch komplett und von Grund auf in Deutschland selbst herstellen? Sie ist von deutschen Know How und der Fertigungsqualität in Deutschland sehr überzeugt möchte aber sicher sein, dass wirklich alle Komponenten der Solarpanelen wirklich in Deutschland hergestellt werden. Wenn es tatsächlich keine Firmen, die diesen Ansprüchen genügen mehr gäbe, welche kämen diesen am nächsten? Es geht hier um Solarpanele aus monokristallinen Solarzellen zur Stromerzeugung für ein Privathaus mit Steildach mit einer Mindestleistung ab jeweils 280 Watt.
Antwort von intell-ect Schnell Handelshaus UG

Natürlich gibt es noch deutsche PV-Hersteller.
es gibt die Fa. Heckert und ganz an der Spitze die Fa. Solarwatt (gehört Hr. Quandt von BMW). Man fertigt in Dresden qualitativ hervorragende Module mit bis zu 30 Jahren Garantie.
Allerdings liegen diese preislich weitaus höher als asiatische Module.

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