Monokristalline Solarmodule: Wirkungsgrad, Herstellung, Kosten - Das wichtigste in Kürze
Monokristalline Solarzellen haben viele Vorteile gegenüber anderen Arten von Solarzellen. Aus diesem Grund werden sie weltweit am häufigsten produziert.
- Wirkungsgrad: Monokristalline Solarmodule haben einen Wirkungsgrad zwischen 20 und 22 Prozent.
- Herstellung: Monokristalline Solarmodule werden aus reinem Silizium hergestellt und erzeugen eine Einkristallstruktur.
- Kosten: Ein Modul mit monokristallinen Solarzellen kostet 200 bis 350 Euro.
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Was sind monokristalline Solarzellen?
Monokristalline Solarzellen sind die effizienteste Art von Solarzellen, da sie aus monokristallinem Silizium hergestellt sind. Sie bestehen aus einer Einkristallstruktur, wodurch es zu geringen Energieverlusten zwischen den Siliziumkristallen kommt. Dadurch erzeugen sie mehr elektrische Leistung pro Flächeneinheit als jeder andere Solarzellentyp. Die Einkristallstruktur verleiht monokristallinen Zellen auch eine höhere Haltbarkeit und eine längere Lebensdauer.
Wirkungsgrad von monokristalline PV-Module
Monokristalline PV-Module erreichen einen Wirkungsgrad von bis zu 22,8 Prozent. Dafür sind Eigenschaften wie die Einkristallstruktur und der hohe Anteil an Silizium verantwortlich. Sie verwenden zudem mehr pure Siliziumkristalle als andere Arten von Solarzellen - polykristalline Solarmodule erreichen maximal 19 Prozent. Der hohe Wirkungsgrad von monokristalline PV spiegelt sich allerdings auch im Preis wider.
Was kosten monokristalline Solarmodule?
Monokristalline Solarmodule kosten 200 bis 350 Euro, je nach Leistung und Hersteller. Der höhere Preis entsteht hauptsächlich durch die aufwändigere Herstellung der Solarzellen. Um einen Kilowatt Peak Solarstrom zu erzeugen, braucht es 3 bis 4 monokristalline Solarmodule. Das heißt, pro installiertem Kilowatt Peak entstehen Kosten von 900 bis 1.400 Euro.
Eigenschaften eines monokristallinen Solarmodule
Monokristalline Solarmodule sind hochwertig und langlebig. Neben dem hohen Wirkungsgrad, gibt es andere Eigenschaften, die sie zu den meist verwendeten Solarzellen machen.
| Wirkungsgrad | 20 - 22 % |
| Modulgröße | ca. 1.700 x 1.038 x 40 mm |
| Modulgewicht | 17,5 - 23,0 kg |
| Nennleistung | 350 bis 450 Watt |
| Degradation | 0,3 - 0,5 %/Jahr |
| Farbe | Dunkelblau bis schwarz |
| Produktgarantie | 10 - 20 Jahre |
| Leistungsgarantie | über 30 Jahre |
Wie werden monokristalline Solarzellen hergestellt?
Solarzellen werden in einem komplexen Verfahren hergestellt. Aus geschmolzenem Silizium werden einkristalline Stäbe hergestellt. Diese Stäbe werden dann in dünne Scheiben, so genannte Wafer, geschnitten. Die Wafer werden miteinander verbunden, um Solarzellen herzustellen. Die Zusammenschaltung kann in Reihe oder parallel erfolgen. Je nach dem verwendeten System ergeben sich unterschiedliche Vorteile.
Ursprünglich wurde für die Herstellung einer Solarzelle eine große Menge an Material benötigt. Mit modernen Diamantdrahtsägen konnte der Verbrauch jedoch erheblich gesenkt werden. Früher wurden 4,8 Gramm Silizium pro Watt Waferleistung benötigt, heute lediglich bis zu 4,0 Gramm.
Vor- und Nachteile von monokristallinen Solarzellen
Die Technologie der monokristallinen Module hat sich in den letzten Jahren schnell entwickelt. Sie hat im Vergleich zu anderen Modultypen nur wenige Nachteile, und die Vorteile überwiegen deutlich.
| Vorteile | Nachteile |
| Höherer Wirkungsgrad | Hohe Anschaffungskosten |
| Platzsparend | Höheres Gewicht |
| Längere Lebensdauer | Produktion ist energieaufwändig und umweltschädlicher |
| Robustheit | |
| Gute Leistung bei Schwachlicht |
Vorteile der monokristallinen Solarzellen
Monokristalline Solarzellen haben mit 20 bis 22 % den höchsten Wirkungsgrad. Sie erzeugen mehr Strom pro Quadratmeter als andere Solarzellendesigns und sind deswegen platzsparend. Das macht sie ideal für Einfamilienhäuser, die meist eine begrenzte Dachfläche haben. Monokristalline Solarmodule sind äußerst robust und erreichen eine Lebensdauer von bis zu 40 Jahren. Zudem haben sie Schwachlichtverhalten, das heißt, sie erbringen auch bei bedecktem Himmel oder in den Morgen- und Abendstunden gute Leistungen.
Nachteile der monokristallinen Solarzellen
Die Herstellung von monokristallinen Solarzellen ist energieaufwändiger als bei anderen Arten von Solarzellen. Das hat vor allem damit zu tun, dass sie nur aus reinem Silizium bestehen. Für ihre Herstellung braucht es höhere Temperaturen. Das trägt negativ zur Umweltbilanz von Monokristalline Solarmodule bei. Auch treibt es den Preis hoch und macht die PV-Module deutlich schwerer.
Montage von monokristalline PV-Module
Monokristalline PV-Module werden meist auf begrenzten Installationsflächen wie Dächer von Einfamilienhäuser installiert. In diesem Fall wird meistens das Aufdach-Montagesystem für die Montage der Photovoltaikanlage benutzt.
- Dachhaken sind für die Befestigung der Montageschienen an der Dachhaut erforderlich. Je nach Art der Dachziegel werden unterschiedliche Typen von Dachhaken verwendet. Der Zweck des Dachhakens ist es, die Montageschienen mit der Dachhaut zu verbinden.
- Die Montageschienen tragen die Photovoltaikmodule. Modulklemmen befestigen die Module an den Schienen. Im Hochformat werden zwei horizontale Schienen pro Modulreihe benötigt. Für die Montage im Querformat werden zusätzliche vertikale Schienen zur Modulbefestigung benötigt.
- Die Modulklemme dient zur Befestigung von Photovoltaikmodulen an den Montageschienen. Jedes Modul wird mit vier Modulklemmen befestigt. Die Endklemmen werden am Dachrand verwendet, während die Mittelklemmen die Module miteinander verbinden. Es sind auch Universalklemmen erhältlich, die sowohl als Mittel- als auch als Endklemmen verwendet werden können.
Wo kommen monokristalline Photovoltaikmodule zum Einsatz?
Monokristalline Photovoltaikmodule werden meist bei begrenzten Installationsflächen eingesetzt. Bei großflächigen Solaranlagen lohnt sich der hohe Anschaffungspreis trotz des hohen Wirkungsgrads nicht. Aus diesem Grund finden sie meist Anwendung auf Dachflächen von Einfamilienhäuser, wo nur eingeschränkt Platz verfügbar ist.
Monokristalline Photovoltaikmodule für Balkonkraftwerke
Ein besonderer Anwendungsfall für monokristalline Photovoltaikmodule sind Balkonkraftwerke. Aufgrund des begrenzten Platzes müssen Balkonkraftwerke möglichst viel Leistung auf geringer Fläche erbringen. Hier kommen ausschließlich monokristalline Solarmodule zum Einsatz.
Wie viel Fläche brauchen monokristalline PV-Module?
Monokristalline PV-Modulen brauchen rund 6 Quadratmeter pro installiertem Kilowatt Peak. Einfamilienhäuser brauchen in der Regel eine Photovoltaikanlage mit 5 bis 10 kWp Leistung. Das heißt, für die Montage von monokristallinen PV-Modulen braucht es eine Dachfläche von 30 bis 60 Quadratmeter.
Lohnen sich monokristalline Module für mich?
Monokristalline Module lohnen sich aufgrund des hohen Wirkungsgrads und gutem Schwachlichtverhaltens bei begrenzten Installationsflächen. Monokristalline Solarmodule haben einen Marktanteil von über 84 %. Sie sind aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads die bevorzugte Wahl für Photovoltaikanlagen. Diese PV-Module erzeugen einen beträchtlichen Stromertrag, so dass sich die Solaranlage schnell amortisiert und eine höhere Rendite erzielt.
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