Polykristalline Solarzellen – kosteneffiziente Module

1. Juli 2021
Polykristalline Module haben einen geringeren Wirkungsgrad als monokristalline Solarzellen – sind jedoch deutlich preiswerter. Polykristalline Solarmodule sind deswegen die am häufigsten installierten PV-Module. Charakteristisch ist die bläuliche Kristallstruktur, welche die polykristallinen Solarmodule der Photovoltaik-Anlage bei Sonneneinstrahlung stark reflektieren lässt.
Dieser Artikel wurde von
Gina Doormann für www.Solaranlagen-Portal.com verfasst.
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PV-ModuleÜbersicht der ModulartenPolykristallin

Inhalt

Was sind polykristalline Solarzellen?

Polykristallines Solarmodul mit dem
charakteristischen Blauton, Bild:
SOLVIS GmbH & Co KG

Polykristalline Solarzellen setzen sich aus vielen kleinen Kristallen zusammen. Dass es sich um polykristalline Module handelt, ist optisch an der blauen Färbung zu erkennen. Zudem reflektiert die auffällige Struktur dieser PV-Module im Sonnenlicht. Man kann sogar die jeweiligen Strukturen der verschiedenen Kristalle erkennen.

Herstellung polykristalliner Photovoltaikzellen

Polykristalline Solarzellen werden, genauso wie monokristalline Solarzellen, aus Silizium hergestellt. Allerdings ist das hier verwendete Halbleitermaterial nicht ganz so rein wie bei der Herstellung von monokristallinen Zellen.

Der Herstellungsprozess läuft folgendermaßen ab:

Das Silizium wird per Induktionsheizung in einem Tiegel geschmolzen und danach in eine längliche, viereckige Form gegossen. Danach wird es langsam, von unten nach oben, abgekühlt. Beim Herunterkühlen verfestigt sich das Silizium. Dabei entstehen Kristallstrukturen in verschiedenen Größen – die Kristalle "wachsen". Der große, gegossene, viereckige Block wird nach der Abkühlung in mehrere kleinere Blöcke zur Weiterverarbeitung aufgeteilt. Von diesen werden Scheiben abgetrennt; jede Scheibe ist dann eine polykristalline Solarzelle. Dieses Verfahren wird auch als Blockgussverfahren bezeichnet.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von polykristallinen Solarzellen ist das sogenannte Bridgman-Verfahren. Hierbei kommt ebenfalls das Halbleitermaterial Silizium zur Anwendung. Eine Induktionsheizung schmilzt es bei 1.400 Grad Celsius in einem Tiegel. Im Gegensatz zum Blockgussverfahren kühlt die Schmelze nicht in einer zusätzlichen Wanne ab, sondern verbleibt im Tiegel. Über eine Bewegungsrichtung der Induktionsheizung nach oben hin erstarrt das Silizium vom Tiegelgrund her, während es nach oben hin zunächst noch flüssig ist. Nach dem kompletten Verfestigen wird der längliche Block, der "Ingot", in mehrere kleinere Blöcke zur weiteren Verarbeitung aufgeteilt.

Aus polykristallinen Solarzellen wird ein Modul

Aus mehreren derart hergestellten Solarzellen entsteht durch Zusammenschluss ein Solarmodul. Sie werden entweder als Serienschaltung verbunden oder alternativ durch eine seltener genutzte Parallelschaltung. Die Serienschaltung hat den Vorteil einer höheren Spannung. Damit ein polykristallines Solarmodul entstehen kann, werden die Zellen in transparentes Ethylen-Vinyl-Acetat eingebettet. Darüber liegt eine Glasscheibe als Abdeckung. Die Rückseite sowie die Seitenteile sind in einen Rahmen aus Aluminium oder Edelstahl eingebettet.

Polykristalline Solarmodule kaufen: der Preis

Die Herstellung polykristalliner Solarzellen ist weniger aufwändig, als es für monokristalline Solarzellen der Fall ist. Für lange Zeit und auch 2021 noch, ist die Herstellung polykristalliner Zellen daher günstiger als die der monokristallinen Variante. Damit gilt bis heute: Polykristalline Photovoltaikmodule sind zu einem günstigeren Preis als andere Wafer-basierte Solarmodule zu kaufen. Die Preise liegen bei etwa 150 bis 270 Euro pro Modul – abhängig von der Größe.

Vor allem, wenn große Dachflächen oder sogar Freiflächenanlagen mit Photovoltaikmodulen belegt werden sollen, kommen daher überwiegend polykristalline PV-Module zum Einsatz. Gründe sind die bessere Verfügbarkeit sowie der günstigere Anschaffungspreis der polykristallinen Solarpanels. Der geringere Wirkungsgrad von etwa 15 Prozent lässt sich durch die größere Fläche ausgleichen.

Der Marktanteil polykristalliner Solarmodule liegt bei etwa 70 Prozent. Allerdings gehen Marktkenner davon aus, dass der Anteil auf etwa 50 Prozent sinken wird. Der Grund: Die Herstellungsverfahren für die leistungsstärkeren monokristallinen Module werden optimiert, sodass auch deren Anschaffungspreise sinken werden. Günstiger, aber auch deutlich leistungsschwächer, werden langfristig nur Dünnschichtmodule bleiben. Ihr Wirkungsgrad liegt aber gerade einmal bei etwa 7 Prozent.

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Kennwerte und Leistungsdaten von polykristallinen Modulen im Überblick

Um sich ein umfassendes Bild zu machen, bevor man für seine Photovoltaik-Anlage polykristalline Module kauft, ist eine Auflistung und Gegenüberstellung wichtiger Daten relevant.

Hier finden Sie einige typische Werte von polykristallinen Solarmodulen:

  • Gewicht: ca. 20 kg/Modul bis 25 kg/Modul
  • Modulmaße: im Durchschnitt ca. 1.600 x 1.000 x 40 mm
  • Nennleistung: ca. 270 W
  • Effizienz: ca. 15 bis 17 %
  • Produktgarantie: ca. 25 bis 30 Jahre

Wo sollten polykristalline Solarpanels zum Einsatz kommen?

Polykristalline Solarmodule sind sehr gut für Freiflächenanlagen geeignet. Bild: AdobeStock_ebraxas

Wenn Sie eine große Fläche für Ihre Photovoltaikanlage aufbringen können, so sind unter den Wafer-Modulen die polykristallinen Module empfehlenswert. Einsatzszenarien können große Dächer auf Häusern, Hallen oder Ställen sein. Aber auch für Freiflächenanlagen sind die blau glänzenden Panels eine gute Wahl.

Tipp: Für den Einsatz auf einem privaten Hausdach sind polykristalline Module allerdings nicht zu empfehlen. Denn durch den geringen Wirkungsgrad sind die Erträge und somit die Rendite einer PV-Anlage mit polykristallinen Zellen nicht wirtschaftlich.

Wie viel Dachfläche benötigen polykristalline PV-Module?

Polykristalline Solarzellen brauchen unter den verfügbaren Solarmodulen eine mittlere Fläche, um ein Kilowattpeak an Solarstrom zu erzeugen. Es ist mehr als für monokristalline Module, aber weniger als für Dünnschichtmodule. Die folgende Beispielrechnung verdeutlicht, wie viele Quadratmeter etwa notwendig sind.

Beispielrechnung:

Um ein Kilowattpeak an Spitzenleistung zu erzielen, benötigt man etwa 7-10 qm Fläche auf dem Dach. Beträgt die belegbare Dachfläche beispielsweise 50 qm, so können mit polykristallinen PV-Modulen rund 5-7 kWp an Strom erzeugt werden.

Vor- und Nachteile polykristalliner Module im Überblick

Vorteile

Nachteile

Kostengünstige Anschaffung

Geringerer Wirkungsgrad von 15 bis 17 %

Gute Verfügbarkeit

Große Fläche benötigt

Lange Lebensdauer

Leistungseinbußen bei schwachem Licht

Auch für Freiflächenanlagen

Schwerer als monokristalline Module

Geringe Rendite für Privatpersonen

Fazit: Polykristalline Module haben das beste Preis-Leistungs-Verhältnis

Polykristalline Solarmodule eignen sich nur auf großen Dächern. Bild: AdobeStock_Sinuswelle

Die bläulichen, polykristallinen Solarzellen sind nicht so dunkel und eben wie monokristalline Solarzellen. Die Herstellung der Module ist weniger aufwändig und es entstehen aufgrund der quadratischen Form der Zellen nur geringe Abfälle. Daher sind polykristalline Solarzellen preiswerter und auch die Umweltbilanz der Photovoltaik Anlage ist besser, da weniger Energie für die Herstellung der Module erforderlich ist. Daher werden polykristalline Solarzellen oft als die Zellen mit dem besten Preis-Leistungs-Verhältnis bezeichnet.

Für polykristalline Solarmodule wird weniger reines Silizium verwendet. Zudem bestehen Kristallstrukturen, die für Lichtbrechungen sorgen. Somit ist der Wirkungsgrad der Solarmodule mit rund 15 Prozent geringer als bei monokristallinen Solarmodulen. Aufgrund der geringeren Effizienz werden polykristalline Solarzellen häufig für Photovoltaik-Anlagen auf größeren Dachflächen eingesetzt, bei denen die Leistung eines einzelnen Solarmoduls nicht ganz so entscheidend ist. Hersteller von polykristallinen Solarmodulen sind zum Beispiel Suntech, ET Solar, Schüco und Scheuten.

Die Wahl der Module ist immer abhängig vom individuellen Dach und dessen Ausrichtung. Ein ausgiebiger Vergleich zwischen monokristallinen und polykristallinen Solarmodulen und eine professionelle Beratung sollten am Anfang der Planung einer Photovoltaik-Anlage stehen.

FAQ

Was ist polykristallin?

Polykristallin bedeutet, dass eine Solarzelle aus vielen Kristallen besteht. Poly stammt aus dem Griechischen und bedeutet viel.

Welche Solarzellen haben den höchsten Wirkungsgrad?

Unter den am Markt erhältlichen Solarzellen haben monokristalline Solarzellen den höchsten Wirkungsgrad, gefolgt von polykristallinen Zellen.

Welche Verfahren gibt es für die Herstellung von polykristallinen Solarzellen?

Polykristalline Solarzellen werden mit dem Bridgman-Verfahren oder dem Blockgussverfahren hergestellt.

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Weiterlesen zum Thema "Dünnschicht"

Erfahrungen & Fragen zum Thema Polykristalline Solarzellen

Monokristalline oder polykristalline Solarmodule

Welche Solarzellen sollten wir verwenden? Monokristalline oder polykristalline ?
Antwort von W.D. Düllmann GmbH & Co. KG - Gesellschaft für Hoch- und Niederspannungsanlagen

Mono und Polyzellen bringen bis auf marginale Unterschiede in unseren Breiten den gleichen Ertrag/KWp installierter Leistung.

Zum einen gibt es optische Unterschiede ( poly-blau; mono-antrazit ), zum anderen haben monos zumeist einen höheren Flächenwirkungsgrad und sind deshalb auch teurer.

Sie bringen immer noch nicht mehr Ertrag/KWp aber benötigen meistens weniger Platz auf dem Dach, weil die spezifische Leistung höher ist.

Poly-270 Wp bei einer Größe von 1.650 x 992 mm; mono 300 Wp bei gleicher Größe!

Vereinfacht ausgedrückt: die teureren Monos nimmt man immer dann, wenn der Platz auf dem Dach zu klein ist und man mit diesem beschränkten Platzangebot möglichst viel Modulleistung installieren möchte. Ansonsten sind Polys günstiger!

Monokristalline versus polykristalline Module bei verschiedenen Einstrahlungen

Stimmt es, dass aktuelle monokristalline Zellen Ihre höhere Effizienz nur bei direkter Einstrahlung erreichen? Somit wären, bei nicht optimaler Dach Ausrichtung polykristalline Zellen effektiver ?
Antwort von Bäder Solar GbR

Monokristalline Produkte einiger Premiummodulhersteller überzeugen gerade im Schwachlichtbereich und erreichen dort mehr Leistung als polykristalline Produkte. Das hat bei einigen dieser Hersteller z.B. Panasonic (Hybridmodul; monokristalline Zelle und amorphe Deckschicht)dann auch seinen Preis.

Solaranlage in Spanien bauen

Ich möchte eine kleine Solaranlage aufbauen (etwa vier Platten). Nun habe ich gehört, dass Monokristalline Solarzellen in südlichen Ländern nicht zu empfehlen sind. Statt dessen sollen Polykristalline Solarzellen verwendet werden. Stimmt das? Lebe derzeit in Andalusien.
Antwort von Clen Solar GmbH & Co. KG

Hallo Herr Lenz,

Poly- und Monozellen werden aus Blöcken geschnitten.
Bei Mono wird eine Verdichtungsverfahren der der Blöcke durchgeführt, welche häufiger gepresst werden.
Somit erhalten Monozellen erstens ihre dunkle Zellenfarbe und zweitens dadurch einen höheren Wirkungsgrad.
Früher hat man Monokristalline gern bei Ost und West Dächern verwendet, da man sich durch den höheren Wirkungsgrad auch ein
besseres Schwachlichtverhalten bei seitlicher Sonneneinstrahlung erhofft hat.
Mittlerweile sind Poly und Mono bei gleicher Ausrichtung kaum noch zu unterscheiden.
Man bekommt natürlich durch die Monozellen mehr Leistung auf die gleiche Fläche und optisch sehen Black Module auch besser aus.
Der Preis ist durch das Produktionsverfahren höher.

Monozellen haben einen kleinen Nachteil in Bezug auf die Zelltemperatur.
Durch die schwarzen Zellen nehmen diese natürlich mehr Wärme auf und damit sinkt auch wieder der Wirkungsgrad.
Dies kann man sehr schön im Sommer und Winter beobachten.
Im Sommer bei einem sehr klaren und heißen Tag machen Sie pro Stunde weniger als im Winter bei klarem und sonnigen Tag.
Hier muss man natürlich den Sonnenstand gegenrechnen.

Durch diese Eigenschaft der Monozellen wird öfters behaupten, man sollte diese nicht in südlichen Ländern verwenden.
Ganz ehrlich, Sie können mit ruhigem Gewissen Monozellen verwenden.

Sonnige Grüße

Clen Solar GbR
Enrico Heymann

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