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Vor- und Nachteile von monokristallinen Solarmodulen im Vergleich

Was zeichnet monokristalline Solarzellen aus? Was unterscheidet monokristalline Module von Polykristallinen und Dünnschichtmodulen? In welchen Photovoltaikanlagen kommen Monokristallinmodule zum Einsatz?

Monokristalline Zellen bestehen aus einem einzigen Siliciumkristall (c-Si) und besitzen mit etwa 20% den höchsten Wirkungsgrad im Vergleich zu anderen Siliziumzellen. Monokristalline Solarmodule weisen eine typische schwarze bis bläuliche Färbung auf und werden bevorzugt dort als Photovoltaik-Anlage eingesetzt, wo nur eine begrenzte Fläche zur Verfügung steht. Monokristalline Solarmodule haben eine Lebensdauer von mindestens 20 Jahren und haben sich über viele Jahre in Solarprojekten bewährt.

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Besonderheiten monokristalliner Solarzellen und -module

Das monokristalline Solarmodul MonoSol 240 ET von IBC SOLAR ist in fünf Leistungsklassen von 230 bis 250 Watt erhältlich und eignet sich vor allem für Einfamilienhäuser und denkmalgeschützte Gebäude. (Foto: IBC SOLAR)
Das monokristalline Solarmodul MonoSol 240 ET von IBC SOLAR ist in fünf Leistungsklassen von 230 bis 250 Watt erhältlich und eignet sich vor allem für Einfamilienhäuser und denkmalgeschützte Gebäude. (Foto: IBC SOLAR)

Monokristalline Solarzellen zeichnen sich durch ihre hohe Qualität und ihren hohen Wirkungsgrad, den sie erzielen können, aus. Sie werden in einem aufwendigen Herstellungsverfahren produziert. Daher sind sie im Vergleich zu anderen Solarzellen aber auch teurer. Für ihre Herstellung wird zudem viel Energie benötigt und ihr Rohstoffeinsatz ist damit vergleichsweise hoch. Die Umweltbilanz monokristalliner Solarmodule schneidet damit im Vergleich zu den anderen Modultypen schlechter ab.

Für den Anlagenbetreiber überwiegen jedoch die Vorteile: Positiv ist ihre lange Lebensdauer, ihre Robustheit, ihre geringe Anfälligkeit gegenüber äußeren Einflüssen und ihre einfache Montage. Sie sind besonders geeignet für den Einsatz auf kleinen Dachflächen, die in Richtung Süden zeigen, auf denen sich mit monokristallinen Solarmodulen hohe Solarstromerträge erzielen lassen.

Vor- und Nachteile monokristalliner Solarmodule
Vorteile monokristalliner ModuleNachteile monokristalliner Module
Hohe Qualität der ModuleModule sind preisintensiv
Lange Lebensdauer, sehr robustAufwendiges und teures Herstellungsverfahren
Hoher Wirkungsgrad und damit hohe ErtragsmöglichkeitenHoher Energieaufwand und hoher Rohstoffeinsatz bei der Fertigung
Besonders gut geeignet für kleine Dachflächen

Herstellungsverfahren monokristalliner Module

Das monokristalline aleo Modul S_79 ist mit einem Antireflex-Glas ausgestattet, das mehr Licht ins Modul lässt und so eine höhere Leistung erreicht. (Foto: aleo solar GmbH)
Das monokristalline aleo Modul S_79 ist mit einem Antireflex-Glas ausgestattet, das mehr Licht ins Modul lässt und so eine höhere Leistung erreicht. (Foto: aleo solar GmbH)

Monokristalline Module werden aus dem Halbleitermaterial Silizium hergestellt. Sie werden aus einkristallinen Stäben gefertigt, aus der ihre gleichartige, homogene Kristallstruktur stammt. Sie garantiert den hohen Wirkungsgrad monokristalliner Module. Dieses Herstellungsverfahren ist jedoch sehr aufwendig und teuer, was den hohen Preis der Module begründet. Die kristallinen Stäbe werden zunächst eingeschmolzen und anschließend aus der Siliziumschmelze gezogen. Danach werden die sogenannten Ingots in dünne Scheiben zersägt, die auch allgemein als „Wafer“ bezeichnet werden. Die einzelnen Solarzellen werden schließlich zu Solarmodulen miteinander verschaltet, beschichtet und gerahmt. Monokristalline Solarmodule kennzeichnet eine dunkelblaue bis schwärzliche Färbung. Sie wirken von ihrer Optik glatt und eben.

Wirkungsgrad von mono- und polykristallinen Solarmodulen

Monokristallines Silizium-Solarmodul vom japanischen Modulhersteller Kyocera (Foto: Kyocera)
Monokristallines Silizium-Solarmodul vom japanischen Modulhersteller Kyocera (Foto: Kyocera)

Monokristalline Module verfügen über den höchsten Wirkungsgrad von allen Modulen, die bislang am Markt erhältlich sind. Der Wirkungsgrad beschreibt die Umwandlung der nutzbar gemachten Stromenergie im Verhältnis zur Einstrahlungsenergie der Sonne (Sonnenenergie). Durch ihn wird ermittelt, wie hoch der durch die Solarmodule generierte Solarstromertrag ist. Je höher ein Wirkungsgrad ist, desto mehr Strom kann die Solarzelle bei gleicher Sonneneinstrahlung produzieren. Der Wirkungsgrad wird aus dem Verhältnis Leistung pro Modul-/Zellfläche ermittelt.

Im Durchschnitt liegt der Wirkungsgrad monokristalliner Solarmodule zwischen 14 und 18 Prozent. Bei direkter Sonneneinstrahlung können monokristalline Module einen Wirkungsgrad von bis zu 20 Prozent erreichen. Der Wirkungsgrad wird ebenso vom verwendeten Trägermaterial beeinflusst. Dabei muss jedoch näher unterschieden werden, dass nur wenige monokristalline Module einen so hohen Wirkungsgrad erbringen. Die allermeisten monokristallinen Module weisen gegenüber polykristallinen Module bei durchschnittlicher Solarstrahlung nur einen geringfügig höheren Modulwirkungsgrad auf (etwa 14 zu 13 Prozent). Zudem sollte beim Vergleich immer zwischen dem Zell- und dem Modulwirkungsgrad unterschieden werden.

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Temperatur- und Lichtverhalten monokristalliner Solar-Module

Beim Modul VBHN245SJ25 mit 245 Watt Leistung von Panasonic Eco Solutions ist ein dünner monokristalliner Siliziumwafer von einer hauchdünnen amorphen Siliziumschicht umhüllt und erbringt so einen Modulwirkungsgrad von 19,4 %. (Foto: Panasonic Solar)
Beim Modul VBHN245SJ25 mit 245 Watt Leistung von Panasonic Eco Solutions ist ein dünner monokristalliner Siliziumwafer von einer hauchdünnen amorphen Siliziumschicht umhüllt und erbringt so einen Modulwirkungsgrad von 19,4 %. (Foto: Panasonic Solar)

Monokristalline Module reagieren auf Temperaturschwankungen und Veränderungen der Lichtverhältnisse. Besonders hohe Umgebungstemperaturen können die Leistungsfähigkeit der Module beeinflussen, ebenso schwache oder diffuse Lichtverhältnisse. Herrschen keine optimalen Lichtverhältnisse vor, kommt es zu Leistungseinbußen bei den monokristallinen Modulen.

Dies lässt sich vermeiden, indem von vorherein auf den Aufstellungs- bzw. Einsatzort der Module geachtet wird. Monokristalline Module sollten möglichst direkt in Richtung Süden ausgerichtet und installiert werden, da sich nur so die hohen Wirkungsgrade und damit Stromerträge realisieren lassen.

Montage und Wartung monokristalliner Module

Das transparente, monokristalline Glas-Glas-Photovoltaik-Modul Elegante von aleo solar lässt sich in architektonisch anspruchsvolle Glasdächern, als Fenster oder in Gebäude als Solarfassade integrieren. (Foto: aleo solar GmbH)
Das transparente, monokristalline Glas-Glas-Photovoltaik-Modul Elegante von aleo solar lässt sich in architektonisch anspruchsvolle Glasdächern, als Fenster oder in Gebäude als Solarfassade integrieren. (Foto: aleo solar GmbH)

Monokristalline Module lassen sich leicht und ohne besonders viel Aufwand auf Dächern installieren. Zwar verfügen sie über ein höheres Gewicht im Vergleich zu Dünnschicht-Modulen, welches im Schnitt und je nach Größe zwischen 8 und 16 kg liegt. Aufgrund ihrer Bauweise und vorgefertigter Montagesysteme lassen sich die Module einfach am Dach anbringen. Die einzelnen Solarzellen sind miteinander verschaltet und werden entweder durch eine meist durchsichtige Ethylen-Vinyl-Acetat Folie oder Solar-Glasscheibe bedeckt. Sie können auch durch zwei Glas-Scheiben auf Vorder- und Rückseite ummantelt sein. Das sind die sogenannten Glas-Glas-Module. Ein Aluminium- oder Edelstahlrahmen umrahmt die Module und dient zur Befestigung der Module auf dem Dach.

Alterung und Degradation monokristalliner Solarmodule

Monokristalline Module sind sehr robust und wenig anfällig für äußere Umwelteinflüsse. Aufgrund ihrer hohen Qualität fällt auch die altersbedingte Solardegradation, d.h. Verschleiß- und Alterungserscheinungen sehr gering aus. Monokristalline Module haben eine sehr lange Lebensdauer von über 30 Jahren. Aus diesem Grund geben die Hersteller auf ihre Module Garantielaufzeiten von 25 bis 30 Jahren. Der Wartungsaufwand der Module ist ebenfalls gering.

Fazit: Monokristalline Module sind langlebig und leistungsstark

Die Verwendung monokristalliner Module empfiehlt sich aufgrund ihrer höheren Anschaffungskosten insbesondere dort wo nur begrenzte Platzverhältnisse zur Installation einer Solaranlage zur Verfügung stehen. Da sie bei gleicher Modulleistung von heutzutage gängigen 190 Watt-Modulen im Durchschnitt kleiner sind als polykristalline Module, lässt sich so auf geringerer Fläche ein höherer Stromertrag erzielen als z. B. mit polykristallinen Modulen. Da monokristalline Solarmodule zudem sehr langlebig und robust sind, empfehlen sie sich insbesondere als Module für Betreiber privater Photovoltaik-Dachanlagen.

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"Vor- und Nachteile von monokristallinen Solarmodulen" wurde am 11.06.2016 das letzte Mal aktualisiert.