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Wer sich in einschlägigen Shops einmal aufmerksam umgesehen hat, dem ist sicher schon aufgefallen, dass Solarpanele in verschiedenen Ausführungen angeboten werden.

Meist ist von

  • Monokristallinen Panelen
  • Polykristallinen Panelen
  • Dünnschichtpanelen /CIGS-Panelen

die Rede.

Hier soll es vornehmlich um die beiden erstgenannten Arten gehen, da Dünnschicht- und CIGS-panele momentan eher noch ein Nischendasein fristen. Aber auch auf diese Art werde ich kurz eingehen.

Mono- und polykristalline Module unterscheiden sich erheblich in der Art der Herstellung.

Während beide aus kristallinem Silizium bestehen, sind sie in der Struktur doch recht unterschiedlich, was auf das Fertigungsverfahren zurückzuführen ist.

Silizium ist das am zweithäufigsten vorkommende chemische Element auf diesem Planeten, noch häufiger kommt nur Sauerstoff vor.

Gewonnen wird Silizium vornehmlich aus Quarzsand.

Während bei monokristallinen Modulen das Silizium zunächst geschmolzen wird, um dann als Stab aus der Schmelze gezogen zu werden, wird bei polykristallinen Modulen ein kompletter Siliziumblock gegossen und erkalten lassen.

Der Stab erkaltet natürlich auch, allerdings viel schneller, so dass sich keine kristalline Struktur bildet. Der für polykristalline Module gegossene Block jedoch erkaltet langsamer und es können Siliziumstrukturen entstehen, die nicht homogen sind. Daher der Namensunterschied "Mono" und "Poly". Monokristallin steht also für "Einkristall", während Polykristallin "Mehrkristall" bedeutet.

Nach dem Erkalten wird bei Monokristallinen der Stab in hauchdünne Scheiben (Wafern) geschnitten, deren Oberfläche so verändert wird, dass der photovoltaische Effekt möglich wird. Diese hauchdünnen Scheiben werden mit elektrischen Kontakten versehen und zu einem Solarmodul zusammengeschlossen.

Der polykristalline Block hingegen, wird ebenfalls in Scheiben geschnitten, die dann die Solarzelle bilden. Diese Solarzellen werden ebenfalls zu einem Modul zusammengefügt und erst anschließend werden die Kontakte und die Reflexionsschicht aufgebracht.

Das Herstellungsverfahren der Einzelzellen für Monokristalline Module ist also etwas aufwändiger, als für Polykristalline Module

Die sich bei polykristallinen Zellen einstellende Farbe ist immer blau, in verschiedenen Tönen und man kann die Kristallstruktur deutlich erkennen, während monokristalline Zellen immer dunkelblau bis schwarz sind und eine gleichmäßige Oberfläche haben, weil keine Kristallgrenzen existieren.

Welche Zelle ist denn nun besser???

Diese Frage lässt sich eigentlich nicht mit wenigen Worten beantworten. Legt man lediglich den Wirkungsgrad zugrunde, liegen monokristalline Module klar vorn, aber der Wirkungsgrad ist nicht das allein entscheidende Kriterium.

Solarzellen, egal ob Mono- oder Polykristallin verlieren auf zweifache Weise an Leistungsfähigkeit. Zum Einen verlieren alle Solarzellen ganz am Anfang, d.h. bei Ihrem ersten Kontakt mit Sonnenlicht sofort an Leistung, was man "Lichtinduzierten Anfangsverlust" nennt. Bei monokristallinen Zellen ist dieser Effekt meist etwas stärker ausgeprägt, als bei polykristallinen Zellen.

Zum Anderen sind alle Solarzellen kontinuierlich einem "linearen Leistungsabfall" ausgesetzt. Auch hiervon sind die handelsüblichen monokristallinen Zellen stärker betroffen.

Am Ende muss es wirklich jeder selbst entscheiden, weil einfach keine wirkliche Empfehlung abgegeben werden kann.

Meine persönliche Meinung allerdings ist, dass es nich unbedingt die tollen schwarzen monokristalline Zellen ("pure black") sein müssen. Auf's Dach des Reismobiles schaut ohnehin niemand. Wo die Optik allerdings eine Rolle spielt, muss man eben bereit sein, etwas mehr Geld für ein Modul auszugeben, nach ein paar Jahren aber wirklich nur noch den optischen Vorteil zu haben.

Wenn das Preis-Leistungsverhältnis die größte Rolle spielt, sind eigentlich polykristalline Module die Wahl.

Zum Schluss möchte ich noch kurz auf die so genannten Dünnschichtmodule eingehen, auch wenn diese noch nicht sehr weit verbreitet sind. Diese bestehen aus modifiziertem (amorphem) Silizium, das keine kristallinine Struktur hat. Bei den "herkömmlichen" Dünnschichtmodule wird das modifizierte Silizium auf die Trägerschicht aufgedampft. Die Schichstärke beträgt ca. 1 Mikrometer (1µ = 1/1000 mm). Der Wirkungsgrad ist recht niedrig und liegt ungefähr zwischen 5 u. 10%, also weit vom Wirkungsgrad herkömmlicher poly- oder monokristalliner Module entfernt.

Eine Sonderform der Dünnschichtmodule sind so genannte CIGS-Module, bei denen eine Komposition aus Kupfer (Cu), Inium (In), Gallium (Ga) und Schwefel (S), bzw. Selen (Se) auf die Trägerschicht gedampft wird. Die aufgedampfte Schicht ist noch einmal um ein vielfaches dünner, als bei den herkömmlichen Dünnschichtmodulen. Hierdurch wird für die Fertigung zum Einen weniger Energie aufgewändet, zum Anderen ist der Materialbedarf auch deutlich geringer. Die Ladungsträger haben auch wesentlich kürzere Wege zurückzulegen, was die Effizienz deutlich erhöht. Es werden durchaus schon Wirkungsgrade von 15% erreicht, im Labor hat man sogar die 20%-Marke schon geknackt. Ein weiterer, wirklich gravierender Vorteil dieser Module ist die Ausbeute bei diffusem Licht, bzw. Halbschatten, bzw. nicht direkter (senkrechter) Sonneneinstrahlung, die ist wesentlich besser ist, als bei allen anderen Modultypen.

Allein der Preis macht diese Module für die Verwendung auf Reisemobilen und kleineren Booten eher uninteressant. Solange man für 60Wp bis zu 450,00 Euro ausgeben muss, wird sich dieser Typ wohl in unserer Branche wohl nicht wirklich durchsetzen.

Zusammenfassung:

  • Monokristalline Module haben einen besseren Wirkungsgrad, als polykristalline Module, sind aber auch etwas teurer

  • Polykristalline Module lassen in ihrer Leistung, sowohl am Anfang, als auch über längere Zeit, weniger stark in ihrer Leistung nach, was den geringeren Wirkungsgrad über die Zeit durchaus wett machen kann.

  • Herkömmliche Dünnschichtmodule sind eigentlich uninteressant, da der Wirkungsgrad weit unter dem der beiden erstgenannten Typen liegt.

  • CIGS-Module sind deutlich effizienter und reichen bereits an polykristalline Module heran, sind deutlich besser bei schwacher Beaufschlagung mit Licht, dafür aber deutlich teurer. In Zukunft allerdings werden wir von diesem Typ, bzw. einer Weiterentwicklung sicher noch hören.

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