Poly oder Mono – was ist der Unterschied, was ist besser?

25. Oktober 2013 | Von | Kategorie: Photovoltaik Einführung

Wenn Sie sich verschiedene Angebote für Ihre PV-Anlage einholen dann werden Sie merken, dass Sie mit verschiedenen Modultechniken konfrontiert werden:

  • Polykristalline Photovoltaikmodule
  • Monokristalline Photovoltaikmodule
  • (Dünnschichtmodule)

Dünnschichtmodule sind mehr und mehr eine Randerscheinung, kristalline Module sind aktuell so günstig geworden, dass es kaum noch einen Preisvorteil gibt. Zudem ist die kristalline Technik deutlich besser erforscht. Aus diesem Grund gehen wir hier nur auf die kristallinen Techniken ein.

Unterschied zwischen poly- und monokristallinen Photovoltaikmodulen

Unterschied zwischen poly- und monokristallinen Photovoltaikmodulen

Unterschied Polykristallin und Monokristallin

Der Unterschied der Module befindet sich in der verwendeten Solarzelle. Es gibt Zellen die aus Polysilizium bestehen oder aus Monosilizium. Polykristallin heißt soviel wie „Mehrkristall“ und Monokristallin soviel wie „Einkristall“. Ob es sich bei den Zellen um Einkristalle oder Mehrkristalle handelt, entscheidet sich beim verwendeten Herstellungsverfahren für das Zellen-Grundmaterial.

Es gibt die Möglichkeit Silizium zu erhitzen, in eine Form zu gießen und wieder erkalten zu lassen. Oder man „züchtet“ einen Kristall relativ aufwändig bis ein einziger großer Kristall entsteht. Entsprechend entsteht bei der Züchtung ein Monokristall (genannt Ingot) und bei der einfachen Erkaltung ein Polykristall.

Da hier nicht in die Technik eingeführt werden soll, werden nur die Dinge behandelt, die für Sie als Käufer entscheidend sind. Wie ein Kristall hergestellt wird, kann Ihnen also völlig egal sein, daher jetzt hier weiter mit den praktischen Dingen, den Unterschieden die für Sie als Photovoltaikanlagen Besitzer von Bedeutung sind.

Optische Unterschiede

Eine polykristalline Zelle sieht in der Regel anders aus als eine monokristalline Zelle. Im Allgemeinen kann man Folgendes sagen:

  • Eine polykristalline Zelle ist blau
  • Eine polykristalline Zelle ist strukturierter als eine monokristalline, weil man teilweise (hängt von der Beschichtung und dem verwendeten Ätzverfahren ab) die einzelnen Kristallgrenzen sehen kann.
  • Eine monokristalline Zelle ist meist deutlich dunkler (dunkelblau oder schwarz)
  • Eine monokristalline Zelle hat eine gleichmäßige Oberfläche. Da es keine Kristallgrenzen gibt, kann man diese auch nicht sehen.

Außer der optischen Erscheinung ist auch die Form der Zelle in der Regel unterschiedlich. Da wie oben beschrieben wurde eine polykristalline Zelle in einer Form erkaltet, sind diese Zellen alle quadratisch. Eine quadratische Form ist die zweckmäßigste, bei der jede Zelle mit wenig Abstand zur nächsten am besten auf dem Modul aufgereiht werden kann.

Monokristalline Zellen werden gezüchtet. Bei der Züchtung bildet sich ein runder Kristall aus. Runde Zellen lassen sich aber kaum verarbeiten, oder auch nicht besonders platzsparend auf einem rechteckigen Modul anbringen.  Auf der anderen Seite würde, wenn man die Zellen ebenfalls quadratisch machen würde, zu viel Abfall entstehen und die Zellen wären dann zu teuer. Aus diesem Grund werden monokristalline Zellen meist „Pseudoquadratisch“ gefertigt, dies ist ein Kompromiss aus der bestmöglichen Anordnung und so wenig wie möglich Abfall bei der Erzeugung. Dadurch haben Module aus monokristallinen Zellen meist runde „Löcher“ bei denen die weiße Rückseitenfolien des Moduls herausschaut.

Fazit zur Optik:
Polymodule sind meist blau und haben eine geschlossene Oberfläche, Monomodule sind schwarz und semiquadratisch, wodurch man die weiße Rückseitenfolie hindurchsieht. Es entsteht die typische Schwarz-Weiß-Kacheloptik. Welche Optik Ihnen am meisten zusagt, müssen Sie entscheiden.

Leistungsverluste über die Zeit und am Anfang

Solarzellen verlieren mit der Zeit an Leistung. Hier gibt es zwei verschiedene Leistungsabfälle:

  • Der Leistungsabfall gleich am Anfang bei der ersten Lichtbestrahlung: Lichtinduzierte Anfangsdegradation.
  • Der lineare Leistungsabfall über die Jahre hinweg.

Lichtinduzierte anfängliche Degradation

An dieser Stelle ist nicht entscheidend, warum Zellen in den ersten Stunden ihrer Lebensdauer besonders viel an Leistung verlieren können, entscheidend ist für Sie, dass es diesen Effekt gibt. Vor allem bei der Verwendung von günstigen Zellen, die logischerweise in den meisten günstigen Modulen verwendet werden müssen (die Summe der einzelnen Bestandteile des Moduls + Produktionskosten + Marge ergeben den Verkaufspreis), kann der anfängliche Leistungsverlust besonders hoch sein. Nach aktuellen Forschungen können Module in den ersten Stunden der Stromproduktion bis zu 5 % ihrer Leistung verlieren.

Allgemein kann man sagen:
Die Höhe der Anfangsdegradation hängt von der Verunreinigung des verwendeten Zellen-Rohmaterials ab. Je sauberer das Material, umso hochwertiger und damit auch teurer ist die Zelle. Weiterhin ist zu sagen, dass gerade bei monokristallinen Zellen dieser Effekt besonders kritisch ist, wobei er bei den meisten polykristallinen Zellen einen deutlich geringeren Effekt aufweist.

Linearer Leistungsverlust über die gesamte Lebensdauer

Alle Zellen – monokristallin wie polykristallin – verlieren über die gesamte Lebensdauer kontinuierlich an Leistung. Auch hier geht aber der Punkt deutlich an die polykristalline Technik: Polykristalline Zellen verlieren deutlich weniger an Leistung über die Lebenszeit im Vergleich zu der monokristallinen Technik.

  • Eindeutiger Punkt für polykristalline Zellen

Schwachlichtverhalten

In Deutschland haben wir nicht immer sonniges Wetter mit direkter Sonneneinstrahlung. Häufig ist es bewölkt oder diesig. Heutige Photovoltaikmodule produzieren aber auch bei bewölktem Wetter Strom. Viele PV-Anlagen Besitzer sind zu Beginn verwundert, wie viel bei „schlechtem“ Wetter noch an Leistung produziert wird. Entscheidend darüber, wie „gut“ ein Modul bei schlechtem Wetter läuft ist die Empfindlichkeit mit der die Zellen auf Licht mit spezieller Wellenlänge reagieren. Sprich wie gut sie das jeweilige Licht zu Strom verarbeiten können.

Bei schlechtem Wetter werden vor allem Lichtwellenlängen im blauen Bereich nicht von den Wolken reflektiert und kommen auf den Modulen an. Monokristalline Zellen können „blaues Licht“ deutlich besser verarbeiten als polykristalline Zellen.

Solaranlage Angebot

Entsprechend bringen monokristalline Module bei schlechtem Wetter deutlich mehr Ertrag bezogen auf Ihre maximale Leistung als polykristalline Module.

  • Punkt für monokristalline Photovoltaikmodule

Leistungsverlust bei Erwärmung (Temperaturkoeffizient)

Photovoltaikmodule erhitzen sich im Laufe ihres Betriebs. Einmal direkt durch Sonneneinstrahlung, einmal indirekt durch die Erzeugung von Strom. Sobald Strom fließt, erhitzen sich die Module. Bei normal sonnigem Wetter können Module sehr schnell Temperaturen von 50-65° C erreichen. Bei heißem Wetter und langer Stromerzeugung gerne auch mal mehr als 80° C.

Je heißer das Modul und damit die Zelle ist, umso weniger Leistung kann erzeugt werden. Die Leistung, die auf dem Etikett des Moduls steht, ist bei 25° C gemessen. Mit jedem Grad über 25° verringert sich die maximale momentane Leistung die das Modul erzeugen kann.

Wie stark dieser Abfall jeweils ist, hängt vom Temperaturkoeffizienten ab. Dieser besagt, wie viel % Leistung ein Modul mit jedem Grad über 25° C verliert.

Allgemein kann man sagen, dass der Leistungsverlust bei polykristallinen Zellen deutlich geringer ausfällt als bei monokristallinen Zellen. Aufgrund der schwarzen Farbe erhitzen sich monokristalline Zellen auch etwas mehr als polykristalline Zellen. Damit haben polykristalline Module hier einen kleinen Vorteil gegenüber monokristalline Module.

  • Leichte Vorteile für die polykristalline Technik

    Gesamtleistung Ihrer installierten Photovoltaikanlage

    Gesamtleistung Ihrer installierten Photovoltaikanlage

Maximale Leistung der Module

Die Summe der Moduleinzelleistungen die sich auf Ihrem Dach befinden, ergibt die Gesamtleistung Ihrer installierten Photovoltaikanlage. Das heißt für Sie: Je höher die Leistung der Einzelmodule ist, die Sie verwenden, umso mehr Leistung „bringen Sie auf das Dach“.

Auch hier kann man wieder verallgemeinern:
Polykristalline Zellen bringen in der Regel weniger Leistung als monokristalline Zellen. Zum Zeitpunkt der Entstehung dieses Artikels hatten Polykristalline Module mit 60 Zellen maximale Wattklassen von 250 bis 255 Watt, wobei monokristalline Module in der gleichen Größe auf bis zu 260 bis 265 Watt kommen.

Damit kann man sagen: Mit guten monokristallinen Modulen bekommt man mehr Leistung auf die gleiche Fläche als mit polykristallinen Modulen.

Ob das jetzt ein Vorteil oder ein Nachteil ist, hängt davon ab was Sie wollen. Haben Sie eine kleine Dachfläche und wollen darauf möglichst viel Leistung unterbringen, haben Sie mir monokristallinen Modulen einen Vorteil, haben Sie genug Platz und wollen das beste Preis-Leistungs-Verhältnis, werden Sie wohl mit polykristallinen Modulen besser fahren.

  • Leichte Vorteile für monokristalline Module

Preis

Hier kann man es kurz machen: Monokristalline Zellen sind aufwändiger und damit auch teurer in der Herstellung, damit sind monokristalline Module meist teurer pro Watt als vergleichbare polykristalline Photovoltaikmodule

Zusammenfassung

Wenn es darum geht, welche Technik „besser“ oder „schlechter“ ist, muss man sagen: unentschieden! Beide Techniken haben sowohl ihre Vorteile als auchNachteile. Die Praxiserfahrung hat gezeigt, dass es im realen Betrieb wenig Unterschied gibt beim Ertrag pro Watt bei Poly- oder Mono-Modulen. Die einen schwören auf Mono-, die anderen wollen aus Prinzip nur Poly-Module.

Bei vergleichbarer Qualität sind beide Techniken relativ gleichwertig. Will man besonders viel Leistung auf dem Dach haben, dann bieten monokristalline Module einen Vorteil. Dafür sind diese auch wiederum etwas teurer als polykristalline Module. Bei einer kleinen Dachfläche, sehr hohem Stromverbrauch und damit verbunden hohem Eigenverbrauch können monokristalline Module vorteilhaft sein. Wenn Sie aber einen relativ geringen Stromverbrauch haben und im Vergleich dazu eine große Dachfläche, ist dieser Punkt wieder nicht relevant.

Abschließend kann man sagen, dass man im Großen und Ganzen meist die Unterschiede vernachlässigen kann, beide Techniken sind in der Summe gleichwertig.

Kernaussagen:

  • Poly ist eckig und blau, Mono ist schwarz und hat abgerundete Ecken
  • Poly ist etwas langzeitstabiler in der Leistung als Mono
  • Mono läuft bei Schwachlicht besser als Poly
  • Poly verliert weniger Leistung bei Erwärmung als Mono
  • Mono hat mehr Leistung auf der gleichen Fläche als Poly
  • Poly ist etwas günstiger als Mono

Interessante Links zum Thema:

Auf dieser Webseite:

Welche Wattklasse / Wirkungsgrad hat das Photovoltaik Modul?
Photovoltaikanlage Kosten – Welche Komponenten brauche ich?

Auf anderen Webseiten:

 

geschrieben von: Patrick Thoma

Patrick Thoma

Patrick Thoma ist im Bereich der Erneuerbaren Energien tätig. Er ist Autor und Herausgeber der Seite Photovoltaik.info auf der es um allgemeine Themen der Photovoltaik geht. Ziel der Seite ist es, Themen zu behandeln die einen Interessenten für eine Photovoltaikanlage beschäftigen und diese in einfachen Worten zu erklären.

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