Photovoltaik Solarmodule – Solarzellen im Vergleich

Sie wollen sich eine PV-Anlage anschaffen aber sind sofort verwirrt wenn Sie sich anfangen zu informieren? Mit dem Problem sind Sie nicht allein. All die Fachbegriffe, verschiedenen Komponenten und Anbieter können zunächst etwas verwirrend sein. In diesem Blog-Post wollen wir die verschiedenen Arten der Solarmodule beschreiben um zumindest in diesem Bereich etwas Klarheit zu verschaffen. 

  • Was bedeutet denn der Wirkungsgrad?

Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel der zur Verfügung stehenden Energie von der Photovoltaik Zelle, dem Modul oder der Anlage in Solarstrom umgewandelt wird. 
Der Wirkungsgrad ist bei den verschiedenen Solarzellen sehr unterschiedlich. Auch die Verluste durch Verkabelung und Wechselrichter spielen beim Wirkungsgrad eine Rolle.

 

Berechnet wird der Wirkungsgrad einer Solarzelle durch die Division der Strahlungsenergie durch die abgegebene Energie, so wird des Wirkungsgrad in Prozent angegeben. 

  • Monokristalline Solarzellen

Monokristalline Siliziumzellen sind jene Solarzellen, die den höchsten Wirkungsgrad haben, mit einem Wert von bis zu 20%. Sie werden aus dem Halbleitermaterial Silizium hergestellt, dabei werden einkristalline Stäbe aus einer Siliziumschmelze gezogen. Diese Stäbe werden dann in dünne Scheiben zersägt und „Wafer“ genannt. Für die Herstellung der Stäbe gibt es verschiedene Verfahren, wobei das „Czochralski-Verfahren“ das am häufigsten verwendete ist, da es deutlich preisgünstiger ist als das Zonenschmelzverfahren, welches wiederum zu hochwertigeren Produkten führt.  
Monokristalline Solarzellen werden meist in eine „square-round“-Form gebracht (quadratisch mit abgerundeten Ecken). Die Lebensdauer beträgt rund 30 Jahre und wiegt zwischen 8 und 16 Kilogramm.

 

Wenn also nur eine geringere Dachfläche zur Verfügung steht bietet sich diese Form der Solarzelle wegen des hohen Wirkungsgrades an, aber auch, wenn eine sehr hohe Leistung erzielt werden muss. 
Da die Herstellung relativ aufwendig ist, sind Monokristalline Module auch vergleichsweise teuer. Zu dem reagieren die Module auf Temperaturschwankungen und Veränderungen der Lichtverhältnisse. Hohe Umgebungstemperaturen und schwache oder diffuse Lichtverhältnisse führen zu Leistungseinbußen  bei Monokristallinen Modulen.  
Das heißt: Monokristalline Module sollten möglichst in Richtung Süden ausgerichtet und installiert werden um die hohen Wirkungsgrade zu realisieren. 

  • Polykristalline Solarzellen

Auch Polykristalline Solarzellen werden aus Silizium hergestellt, sie sind die am weitesten verbreitete Variante von Solarzellen. Die Siliziumschmelze erkaltet in einem Tiegel, wobei Siliziumblöcke entstehen, die aus mehreren Kristallen verschiedener Größen bestehen. Der Siliziumanteil ist insgesamt geringer und so auch der Wirkungsgrad, der bei 12-16% liegt und damit unter dem Wert der Monokristallinen. Der niedrigere Wirkungsgrad wird durch die ebenso geringeren Kosten kompensiert. Polykristalline haben ebenfalls eine durchschnittliche Lebensdauer von 30 Jahren. 
So wie bei Monokristallinen Solarzellen haben auch hier Licht- und Temperaturverhältnisse ähnliche Auswirkungen auf den Wirkungsgrad.


Das heißt: Polykristalline Solarzellen werden bevorzugt dort eingesetzt, wo größere Flächen vorhanden sind. Aber auch Hausdächer sind meist schon groß genug um eine wirtschaftlich vernünftige Leistung zu erzielen. Auch hier ist auf eine möglichst  gute Ausrichtung nach Süden zu achten. 

  • Dünnschicht Solarzellen

Dünnschichtmodule sind deutlich einfacher zu produzieren als die kristallinen Solarzellen. Hergestellt werden sie aus amorphem, nichtkristallinem Silizium, welches ein hohes Absorptionsvermögen von elektromagnetischen Wellen im optischen und nahinfrarotem Spektralbereich aufweist. Das amorphe Silizium wird einfach auf ein Trägermaterial (Glas, Metall oder Kunststoff) aufgedampft oder aufgesprüht.

Ebenso in Dünnschichtmodulen verwendet werden Cadmium-Tellurid (CdTe) und Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS). Dünnschichtmodule sind nur zwischen 1 und 5 Mikrometer dick und damit 100x dünner als mono- oder polykristalline Zellen.

 

Die Wirkungsgrade liegen durchschnittlich bei 10-13% aber die Preise sind wiederum geringer als bei kristallinen Modulen. Mittlerweiler wurden bei Dünnschichtmodulen mit Cadmium-Tellurid schon bis zu 17% Wirkungsgrad erreicht, allerdings wird dafür auch wieder ein höherer Preis bezahlt. Dünschichtmodule eignen sich auch für flache, nicht nach Süden ausgerichtete Flächen, da sie auch bei diffusem oder schwachen Lichtverhältnissen eingesetzt werden können. Sie haben auch eine geringere Temperaturanfälligkeit.

 

Im Durchschnitt haben Dünnschichtmodule eine etwas kürzere Lebenserwartung, da sie anfälliger für altersbedingte Degradation sind.

 

Das heißt: Dünnschichtmodule lohnen sich bei Einfamilienhäusern normalerweise nicht, da der Wirkungsgrad  geringer ist und kristalline Module mehr Energie einholen werden. Bei größeren Dachflächen und suboptimaler Ausrichtung sind Dünnschichtmodule allerdings eine gute Option. 

  • FAZIT

Es gibt also Vorteile und Nachteile bei sowohl Dünnschicht- als auch bei kristallinen Modulen. Je nach Platz und Ausrichtung sollte dann entschieden werden welche Anlage für die Fläche die optimale Ausbeute bringt.  
Generell gilt, dass Dickschicht-Anlagen robuster und einfacher zu montieren sind, und sie mit einem höheren Wirkungsgrad vor allem auf kleineren Flächen ertragreicher sind. Bei viel Platz und suboptimaler Ausrichtung wird aber auch gerne zu Dünnschichtmodulen gegriffen. Auf jeden Fall sollten Sie sich von Solarteuren beraten lassen, bevor eine Entscheidung getroffen wird, dann sind Sie bereit für eine grünere Zukunft. 

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