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Solarmodule - auch genannt Photovoltaikmodule

Die Solarmodule lassen sich in Dünnschichtmodule sowie kristalline Module unterscheiden. Diese wiederum gibt es in der monokristallinen und der polykristallinen Ausfertigung.

All diese Solarmodulvarianten weisen differente Wirkungsgrade und Lebensdauern auf und unterscheiden sich hinsichtlich der Solarmodulgröße wie auch des Preises, so dass eine diesbezügliche Gegenüberstellung sinnvoll erscheint:

SolarmodulartWirkungsgradLebensdauerKostenBenötigte Fläche
für 1 kWp
Monokristalline Solarmodule11 bis 20 %bis 30 Jahreca. 0,70 €/Wp6 bis 9m²
Polykristalline Solarmodule7 bis 18%bis 30 Jahreca. 0,65 €/Wp7 - 10m²
(ca. +10 % gegenüber monokristallin)
Dünnschicht Solarmodule6 bis 8%bis 20 Jahreca. 0,75 €/Wp10-15m²
(ca. +50 % gegenüber monokristallin)

Diese drei genannten Solarmodularten sind die häufigsten in Deutschland verwendeten Produkte. Daneben gibt es noch organische Solarmodule, welche zwar mit einem Wirkungsgrad von rund 8 % und einem Preis von 1 € / Wp überzeugen, dafür jedoch eine durchschnittliche Lebensdauer von fünf Jahren haben und deshalb nicht konkurrenzfähig sind. Solarmodule mit Galliumarsenid weisen zwar mit 30 % den höchsten Wirkungsgrad auf, sind jedoch mit 1.000 € / Wp unerschwinglich.

Einzig Solarmodule mit Cadmiumtellurid, welche hinsichtlich des Preises, der Lebensdauer und des Wirkungsgrads an Dünnschicht Solarmodule angelehnt sind, können eine echte Alternative darstellen.

Wirtschaftlichkeitsberechnung der verschiedenen Solarmodule

Betrachtet man sich obige Tabelle, so kommt man zu der Auffassung, dass es hinsichtlich der Amortisationszeit Diskrepanzen bei den verschiedenen Solarmodularten geben muss. Diese zu vergegenwärtigen, ist ein zentrales Element der Photovoltaik Planungsphase, um eine fundierte Entscheidung für oder wider die einzelnen Solarmodularten zu fällen:

MonokristallinPolykristallinDünnschicht
Vorhandene Dachfläche100 m²100 m²100 m²
Installierbare kWp12 kWp11 kWp6 kWp
Anschaffungspreise Solarmodule8.400 €7.150 €4.500 €
Investitionskosten gesamt10.500 €8.950 €5.650 €
Erzielbare Einspeisevergütung pro Jahrca. 1.400 €ca. 1.300 €ca. 700 €
Amortisationszeitca. 7,5 Jahreca. 7 Jahreca. 6,5 Jahre

Tatsächlich ist es also so, dass sich die differenten Anschaffungskosten der unterschiedlichen Solarmodule gegen die damit erzielbaren Einspeisevergütungen aufheben und eine annähernd gleiche Amortisationszeit erreicht wird.

Deshalb sollte man zur Entscheidung, welche Solarmodulart am besten geeignet ist, die eigenen Dachgegebenheiten heranziehen und die Vor- und Nachteile der verschiedenen Solarmodule miteinander in einen Vergleich setzen.

Einsatzgebiete der verschiedenen Solarmodule

Je nach Art der Solarzellen werden Solarmodule für unterschiedliche Einsatzzwecke genutzt, so dass stets das Optimum aus den Solarzellen herausgeholt werden kann. Monokristalline Module werden besonders gerne bei Dachflächen eingesetzt, die nur eine geringe Fläche für die Installation einer PV Anlage zur Verfügung stellen. Aufgrund des vergleichsweise hohen Wirkungsgrads kann trotz geringer Dachfläche ein ansehnlicher Solarertrag erzielt werden.

Polykristalline Module dagegen eignen sich besonders gut für sehr große Dachflächen. Sie haben zwar einen geringeren Wirkungsgrad, sind jedoch auch in der Anschaffung etwas günstiger. Gerade, wenn große Flächen mit ihnen ausgestattet werden sollen, gleichen die günstigeren Anschaffungskosten den geringeren Ertrag wieder aus.

Dünnschichtmodule sind sehr leicht und sie zeichnen sich durch eine hohe Flexibilität aus. Das ist einer der Gründe, warum diese Solarzellen gerne auf beweglichen Materialien angebracht werden. Durch die extrem schmale Gestaltung lassen sich Dünnschichtmodule auch auf Bereichen anbringen, auf denen andernfalls aufgrund statischer Probleme die PV Installation nicht möglich wäre.

Vorteile der verschiedenen Solarmodule

Monokristalline Solarmodule zeichnen sich dadurch aus, dass sie einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad zwischen 14 und 18 Prozent haben, was aktuell einer der besten Werte für Solarmodule ist, die sich genauso Otto-Normal-Verbraucher leisten kann. Auch die Lebensdauer ist mit 30 Jahren recht hoch, zumal viele Hersteller eine Garantie über zehn Jahre gewähren.

Polykristalline Solarmodule lassen sich an der kristallinen Struktur erkennen. Sie kommen in den allermeisten Fällen zum Einsatz, da sie preiswerter, als monokristalline Solarzellen sind. Dafür muss hier jedoch mit einem etwas geringeren Wirkungsgrad gerechnet werden. Dies liegt daran, dass weniger reines Silizium für die Herstellung verwendet wird. Die Lebenserwartung ist mit 30 Jahren aber ebenfalls recht lang.

Dünnschichtmodule, auch als kristalline Dünnschichtmodule bekannt, zeichnen sich durch ihre flache Form aus. Sie weisen eine Silizium-Schicht auf, die gerade einmal zwei Mikrometer dünn ist. Dadurch wird deutlich weniger Silizium für die Herstellung benötigt, was ebenso dazu führt, dass die Dünnschichtmodule preislich sehr interessant sind. Derzeit können die Leistungsgrade, die bei etwa acht Prozent liegen, jedoch noch nicht überzeugen.

Weiterhin versucht die Solarindustrie neue Module und Solarzellen zu entwickeln. Organische Solarzellen beispielsweise werden zunehmend entwickelt. Bisher ist jedoch noch keine Möglichkeit gefunden, um diese mit einer akzeptablen Lebensdauer auszustatten, so dass sich die Massenproduktion bis dato nicht lohnt. Auch bandgezogene Solarzellen, Cadmium-Tellurid-Module oder GaAs-Halbleiter-Solarzellen werden erforscht, sind aber für den breiten Markt bisher noch nicht zugänglich.

Fazit zu polykristallinen Solarzellen

Polykristalline Solarzellen weisen einen extrem hohen Marktanteil auf. Sie machen etwa 50 Prozent aller verbauten Solarmodule aus. Grund dafür sind die geringeren Kosten, die durch eine vereinfachte Herstellung gewährleistet werden. So gibt es folgende Vorteile, die eindeutig für die polykristalline Solarzelle sprechen:

  • wenige Abfallprodukte durch quadratische Form der Solarzellen
  • durch die geringeren Abfälle eine positive Umweltbilanz
  • vereinfachtes Herstellungsverfahren
  • kostengünstigere Halbleiter, da Silizium auch mit kleinen Verunreinigungen genutzt werden kann
  • einfachere Herstellung sorgt für geringeren Energieverbrauch während selbiger

Allerdings stehen diesen Vorteilen auch einige Nachteile gegenüber, die nicht außer Acht gelassen werden sollten:

  • es wird weniger reines Silizium verwendet
  • dadurch entstehen Kristallstrukturen, die das Licht brechen
  • dies führt zu einem verringerten Leistungsgrad von derzeit etwa 15 Prozent

Allerdings stellt sich aufgrund des geringeren Leistungsgrads die Frage, wieso die polykristallinen Solarzellen dennoch so begehrt sind. Diese Frage ist recht leicht zu beantworten. Polykristalline Solarzellen werden nämlich besonders häufig auf sehr großen Dächern verwendet. Dort kommt es nicht ganz so sehr auf die Leistungen des einzelnen Solarmoduls an, da die Fläche ausreichend groß ist. Die polykristallinen Solarzellen können dabei kostengünstig von vielen namhaften Herstellern bezogen werden.

Fazit zu monokristallinen Solarzellen

Bis zu maximal 20 Prozent, je nach Hersteller und Gegebenheiten, kann der Wirkungsgrad betragen. Das liegt vor allen Dingen an dem hochreinen Silizium, das für die Herstellung verwendet wird. Letztendlich ist bei monokristallinen Solarmodulen noch damit zu rechnen, dass sie ihren Wirkungsgrad verringern, wenn nur diffuses Licht herrscht oder sie nicht optimal nach Süden ausgerichtet sind.

Auch ist zu berücksichtigen, dass ihre Herstellung aufwändig und teuer ist und viel Energie verbraucht. Die Umweltbilanz ist für diese Solarzellen entsprechend weniger positiv, die höheren Wirkungsgrade gleichen aber vieles wieder aus.

Fazit zu Dünnschichtmodulen

Über viele Jahre hinweg war der deutsche Photovoltaikmarkt von zwei Solarzellen geprägt: Der monokristallinen und der polykristallinen Solarzelle. Seit einigen Jahren kommt jedoch eine neue Technik auf, die der Dünnschichtmodule. Sie zeichnen sich durch eine extrem geringe Dicke und ein ebenso geringes Gewicht aus. Das führt zu Vorteilen, darunter etwa:

  • geringerer Verbrauch von Halbleitern bei der Herstellung
  • stark automatisierte Herstellungsprozesse, so dass große Mengen Dünnschichtmodule in kürzester Zeit hergestellt werden können
  • stark verringerte Anschaffungspreise
  • geringes Gewicht, so dass Dünnschichtmodule auch für PV Anlagen auf älteren oder weniger belastbaren Dächern installiert werden können
  • vergleichsweise geringer Leistungsverlust bei diffusem Licht und Verschattungen
  • vergleichsweise geringer Leistungsverlust bei hohen Temperaturen
  • hohe Flexibilität der Dünnschichtmodule
  • erhältlich auch in unkonventionellen Abmessungen
  • hohe Ästhetik, unter anderem durch verschiedene Farbgebungen, wie Schwarz, ein dunkles Grün oder ein bräunlicher Ton

Neben den oben genannten Vorteilen der Dünnschichtmodule ist auch der Umweltgedanke zu nennen, dem diese Module gerecht werden. Durch den geringen Ressourcenverbrauch, sowie vergleichsweise wenig Energie, die für die Herstellung aufgebracht werden muss, kann der Umweltgedanke schon durch das Herstellungsverfahren berücksichtigt werden.

Es gibt jedoch auch einige Nachteile. Diese sind beispielsweise im Wirkungsgrad zu sehen, der bei Dünnschichtmodulen bei allerhöchstens zehn Prozent liegt und damit deutlich hinter den übrigen Solarzellen zurück bleibt. Damit braucht man fast die doppelte Dachfläche, um mit Dünnschichtmodulen den gleichen Ertrag, wie mit kristallinen Solarzellen zu erreichen.

Weiterhin sind Dünnschichtmodule in aller Regel rahmenlos gefertigt, was zwar die höhere Flexibilität zulässt und auch eine positive Wirkung auf die Reinigung von Verschmutzungen hat, jedoch genauso einen Nachteil bietet: Durch die fehlende Rahmenkonstruktion sind Dünnschichtmodule nicht ganz so stabil, so dass die Montage etwas schwerer fallen kann.