Solarzellen – Die verschiedenen Arten

Solarzellen - Diese Arten sind zurzeit am interessantesten und werden am meisten benutzt

Die Solarzellen sind mit der wichtigste Bestandteil einer Photovoltaikanlage. Sie bestimmten maßgeblich, wie viel Strom erzeugt werden kann und wie hoch die Anschaffungskosten der Photovoltaikanlage ausfallen. Zurzeit gibt es 4 verschiedene Arten von Solarzellen zu kaufen, welche für Privatanwender interessant sind. Jede Solarzellen-Art hat verschiedene Eigenschaften und Vorteile bzw. Nachteile. Deshalb haben wir für Sie einen groben Überblick erstellt und die wichtigsten Unterschiede herausgearbeitet, um Ihnen einen groben Überblick zu geben. Die verschiedenen Arten sind :

Monokristalline Solarzelle

1. Monokristalline Solarzelle: Bei monokristallinen Solarzellen werden die Wafer (= dünne Siliziumscheibe; Grundlage für jede Solarzelle) jeweils aus einem einzigen Siliziumkristall hergestellt. Die Produktion kann man sich wie das ziehen einer Kerze vorstellen. Dadurch, dass dabei ein einziger Kristall entsteht und das Material homogen ist, ist auf der einen Seite der Wirkungsgrad sehr hoch, auf der anderen Seite ist der Herstellungsprozess hierfür aufwendiger und teurer als bei den anderen Verfahren. Dieses "ziehen" des Kristalls ist aufwändig und außerdem entsteht beim Herausschneiden der Wafer viel Ausschuss, da die meisten Wafer quadratisch sind, der gezogene Kristall dies jedoch meistens nicht ist, was den höheren Preis erklärt. Zu erkennen sind monokristalline Solarzellen gut an ihrer einheitlichen dunkelblauen bis schwarzen Färbung .


Polykristalline Solarzelle

2. Polykristalline Solarzelle: Polykristalline Solarzellen werden aus quadratischen Silliziumblöcken hergestellt. Beim Erstarren dieser Blöcke unter streng kontrollierten Bedingungen entstehen jedoch viele Kristalle innerhalb des Blocks. Dadurch entstehen die eisblumenartigen Strukturen, welche eine bekannte und erkennbare Charakteristik von polykristallinen Solarzellen sind. Die Grenzen dieser Strukturen wirken dabei als Kristallfehler, was den etwas niedrigeren Wirkungsgrad im Gegensatz zu monokristallinen Modulen erklärt. Dadurch, dass sich die Blöcke ohne viel Ausschuss in exakt quadratische Wafer zersägen lassen und nicht aufwändig gezogen werden müssen, ist die Produktion allerdings auch billiger als bei monokokristallinen Zellen. Polykristalline Zellen sind im normalfall blau gefärbt und sind deutlich durch die zu erkennenden Kristallstrukturen von monokristallinen Zellen zu unterscheiden.
3. Dünnschichtmodule: Dünnschichtmodule gehören zu den so genannten amorphen Solarzellen. Sie besitzen keine kristalline Struktur wie mono- und polykristalline Solarzellen. Bei der Dünnschichttechnik wird eine sehr dünne Schicht Silizium zusammen mit anderen Stoffen auf einen Träger aufgedampft oder aufgesprüht. Dadurch, dass die Schicht hier sehr viel dünner ist als bei mono- und polykristallinen Solarzellen, werden hier Materialkosten gespart. Zusätzlich müssen bei der Produktion nicht so hohe Temperaturen erreicht werden, was ebenfalls Kosten bei der Produktion einspart. Allerdings haben Dünnschichtmodule auch den Nachteil, dass der Wirkungsgrad im Vergleich zu den kristallinen Solarzellen (sowohl monokristallin als auch polykristallin) geringer ist. Ein entscheidender Vorteil ist jedoch, dass die Dünnschichtmodule variabler einsetzbar sind, da die Formen in der Theorie beliebig angepasst werden können und sie natürlich viel leichter als die kristallinen Solarzellen sind. Dadurch kann man sie leichter z.B. an Hauswänden anbringen und hat deutlich mehr Möglichkeiten bei der Anbringung als bei den kristallinen Solarzellen. Die Oberfläche ist meistens dunkel bzw. schwarz.
4. CIGS Module: CIGS Module sind eine spezielle Art von Dünnschichtmodulen. Hier wird der Werkstoff Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) verwendet, was den Wirkungsgrad gegenüber normalen Dünnschichtmodulen erhöht. Das ist allerdings wiederum mit höheren Produktionskosten verbunden.

Bei einem Vergleich der vier Solarzellen-Arten ergibt sich folgendes Bild:

Wann man welche Modularten am besten einsetzt, muss man jeweils kritisch prüfen. Aus dem Vergleich lassen sich jedoch folgende Schlüsse ziehen:

• Das beste Preis-Leistungsverhältnis liefern derzeit polykristalline Solarzellen. Daher ist es ratsam, erst zu prüfen, ob man mit diesen die gewünschten Menge an Strom erzeugen kann. Falls z.B. das Dach hierfür zu klein ist oder das Dach eine schlechte Lage hat und man z.B. die Module an der Wand montieren will, sollte man sich je nachdem die monokristallinen Solarzellen oder die Dünnschichtmodule genauer anschauen.
• Falls der Strom selbst verwendet werden soll, muss abhängig vom Stromverbrauch, den Kosten sowie der Dachfläche geprüft werden, welche Modulart das beste Preisleistungsverhältnis bringt. Bei einem sehr hohen Stromverbrauch kann es z.B. möglich sein, dass monokristalline Solarzellen die wirtschaftlichste Alternative sind, da der Strom komplett selbst verbraucht werden kann, was die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage massiv verbessert (13 Cent Einspeisevergütung je eingespeister kWh vs. 29 Cent Kosten je bezogener kWh Haushaltsstrom; Zahlen von 2014).
• Falls der Strom eingespeist und verkauft werden soll, muss abhängig von den Kosten für die Photovoltaikanlage, der Geldmenge, welche man investieren will und dem Ertrag ermittelt werden, mit welcher Modulart die höchste Rendite erzielt werden kann.
• Gibt es aufgrund von statischen Gegebenheiten des Gebäudes Gewichtsbeschränkungen? Dann sollte geprüft werden, ob sich Dünnschicht bzw. CIGS Module mehr rentieren würden als eine durch Gewichtsbeschränkungen nur auf kleine Teile der Fläche begrenzte monokristalline- oder polykristalline Solarzellen.