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Monokristalline Solarzellen: Module der Zukunft

Author's iconSophia Reker
Wissenswertes
7. FebruarLesezeit 3 min
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Die Halbleiter-Technik und entsprechende Herstellungsverfahren ebneten 1954 Photovoltaik-Anlagen den Weg zur Markttauglichkeit. In den Halbleitern kommen Materialien zum Einsatz, die die Sonnenenergie in Strom umwandeln. Die meisten der auf dem Markt gehandelten Solarmodule enthalten das Material Silizium – kein Wunder, denn Silizium ist das am hĂ€ufigsten vorkommende Material in der Erdkruste. Die drei bekanntesten und meistgehandelten Solarzellentypen mit Silizium sind polykristalline, monokristalline Solarzellen und DĂŒnnschicht-Solarmodule.

Neue Technologien: polykristalline und monokristalline Solarzellen

Modul-KategorieWirkungsgradEntwicklungspotenzial
monokristalline Solarzellen17 - 22,7 %dominierende Zellart auf dem Markt
polykristalline Solarzellen12 - 18 %zukĂŒnftig eher Nischenprodukt
DĂŒnnschichtzellen6 - 10 %sowohl Kostensenkung als auch Verbesserung des Wirkungsgrads zu erwarten

22% Wirkungsgrad: Lohnen sich die teureren monokristallinen Solarzellen?

Polykristalline Solarzellen haben einen geringeren Wirkungsgrad als monokristalline Solarmodule, wenngleich sie dafĂŒr in der Herstellung etwas gĂŒnstiger sind. Dieser Vorteil relativiert sich natĂŒrlich, je lĂ€nger Du Deine Photovoltaikanlage bei optimaler Ausrichtung nutzt. Denn bei monokristallinen Solarzellen fĂ€llt die Stromausbeute bei gleicher FlĂ€che höher aus, was Vorteile an Orten mit beschrĂ€nkter PlatzkapazitĂ€t generiert, wie beispielsweise einem Einfamilienhaus. Das macht sich ĂŒber die Zeit im Geldbeutel bemerkbar. Da monokristalline Solarzellen aus Silizium kaum Verbesserungspotenzial in puncto Effizienz aufweisen, spielen fĂŒr die Zukunft lediglich Kostensenkungen eine entscheidende Rolle. Diese können durch neue und grĂ¶ĂŸere Modul- sowie ZellgrĂ¶ĂŸen erreicht werden.

Wusstest Du schon?
Einige Hersteller arbeiten bereits an einem neuen monokristallinen Zelldesign. So baut derzeit das Unternehmen Meyer-Burger in den neuen deutschen BundeslÀndern eine Zell- und Modulfertigung auf Basis der Heterojunction-Technologie auf, welche einen Wirkungsgrad bis zu 24,5% verspricht.

Was also lernen wir daraus? Monokristalline Solarmodule sind ein Must-have! Insbesondere bei einem Balkonkraftwerk bzw. einer Mini-PV-Anlage sind monokristalline Solarzellen kaum wegzudenken. In Anbetracht der GrĂ¶ĂŸe dieser Photovoltaik-Anlage ist der hohe Wirkungsgrad wichtig, um eine maximale Leistung und Menge an Strom aus dem PV-System zu generieren.

DĂŒnnschicht-Module haben andere QualitĂ€ten

DĂŒnnschicht-Solarzellen haben den Nachteil eines geringeren Wirkungsgrades. In der Theorie erreichen Photovoltaikanlagen mit DĂŒnnschicht-Zellen eine Effizienz von knapp ĂŒber 20 %. In der Praxis liegt der Wirkungsgrad vieler Photovoltaik-Systeme mit DĂŒnnschicht-Solarmodulen bei maximal 10 %. Das ist zu wenig, wenn ihr tatsĂ€chlich euer eigener Herr bei der Stromversorgung werden wollt.

Dennoch: Drei zentrale Vorteile haben die DĂŒnnschicht-Solarzellen, die aus amorphem Silizium hergestellt werden:

  • niedriges Gewicht
  • kostengĂŒnstige Herstellung
  • geringe Einbußen bei Schwachlichtverhalten und hohen Temperaturen

Die TemperaturbestĂ€ndigkeit von DĂŒnnschicht-Solarmodulen liegt im hohen Absorptionsgrad begrĂŒndet, durch den sich die generierte Menge an Strom nicht verringert. Regelrecht interessant ist die gestaltlose Form, in der das sonnenenergie-absorbierende Material aufgedruckt ist. Ganz anders als bei den polykristallinen und monokristallinen Solarzellen lassen sich die Wafer nicht ertasten, weil die aufgedampfte Schicht des TrĂ€germaterials zu dĂŒnn ist.

Tipp: Warte die Weiterentwicklung der DĂŒnnschichtzellen ab und setze bis dahin auf die monokristallinen Solarzellen! Wir halten Dich ĂŒber etwaige Revolutionen auf dem Laufenden.

25% höhere ErtrÀge versprechen bifaciale Photovoltaik-Module

Die Erforschung und Herstellung von neuartigen Solarmodul-Technologien findet auf viele Fragen zur Energiewende eine Antwort. So bilden die Solarmodul-Varianten in obiger Tabelle nur eine Auswahl der bekannten Photovoltaik-Module. Noch höhere StromertrÀge als die monokristalline Solarzelle verspricht die bifaciale Solarzelle. Sie hat wortwörtlich zwei Gesichter.

Bei einer bifacialen Solarzelle wird nicht wie bei den herkömmlichen Modulen die untere Seite lichtdicht verschlossen, sondern sie wird mit einer Folie oder Glas eingekleidet. Dir dÀmmert wahrscheinlich schon, was das bedeutet: Die hintere Seite erzeugt ebenso Energie wie die vordere. Durch diesen Aufbau lÀsst sich folglich eine höhere Leistung erzielen. Die ErtrÀge liegen bis zu 25 % höher als bei den anderen drei Solarzellen-Varianten.

Trotz dieser Vorteile bleiben monokristalline Solarzellen vorerst das Mittel der Wahl, denn die bifacialen Module sind 10 bis 30 % teurer als die herkömmlichen Technologien. Weiterhin sind sie in gĂ€ngiger Simulationssoftware noch nicht verfĂŒgbar sowie allgemein noch nicht weit verbreitet. Der Fokus liegt hier allerdings auf noch.

Abschließend eine Übersicht anderer Typen, von denen in Zukunft noch zu hören sein wird:

  • organische Solarzellen
  • Perowskitsolarzellen
  • Konzentratorzellen (nicht fĂŒr die private Nutzung, sondern fĂŒr Anwendungsnischen; Weltrekord von 46 % beim Wirkungsgrad)
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Sophia Reker

Erfolgreich abgeschlossenes Bachelor-Studium des Wirtschaftsingenieurwesens in Hamburg und Master-Studium der Energie-, GebĂ€ude- und Umwelttechnik in Leipzig mit Schwerpunkten auf Solartechnik und vernetzte Energiesysteme. Sie ist seit 2014 im redaktionellen Umfeld tĂ€tig und verfasst seit 2020 Fachartikel ĂŒber die Energiewende und was private Verbraucher tun können.

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