Polykristalline Solarzellen – kosteneffiziente Module

Inhalt

• Polykristalline Module im Überblick
• Was sind polykristalline Solarzellen?
• Herstellung polykristalliner Photovoltaikzellen
• Aus polykristallinen Solarzellen wird ein Modul
• Polykristalline Solarmodule kaufen: der Preis
• Kennwerte und Leistungsdaten von polykristallinen Modulen im Überblick
• Wo sollten polykristalline Solarpanels zum Einsatz kommen?
• Wie viel Dachfläche benötigen polykristalline PV-Module?
• Vor- und Nachteile polykristalliner Module im Überblick
• Fazit: Polykristalline Module haben das beste Preis-Leistungs-Verhältnis
• FAQ

Polykristalline Solarzellen setzen sich aus vielen kleinen Kristallen zusammen. Dass es sich um polykristalline Module handelt, ist optisch an der blauen Färbung zu erkennen. Zudem reflektiert die auffällige Struktur dieser PV-Module im Sonnenlicht. Man kann sogar die jeweiligen Strukturen der verschiedenen Kristalle erkennen.

Polykristalline Solarzellen werden, genauso wie monokristalline Solarzellen, aus Silizium hergestellt (es gibt beispielsweise auch Solarzellen aus anderen oder mehreren Materialien wie z.B. die Perowskit-Solarzellen oder Tandemsolarzellen). Allerdings ist das hier verwendete Halbleitermaterial nicht ganz so rein wie bei der Herstellung von monokristallinen Zellen.

Der Herstellungsprozess läuft folgendermaßen ab:

Das Silizium wird per Induktionsheizung in einem Tiegel geschmolzen und danach in eine längliche, viereckige Form gegossen. Danach wird es langsam, von unten nach oben, abgekühlt. Beim Herunterkühlen verfestigt sich das Silizium. Dabei entstehen Kristallstrukturen in verschiedenen Größen – die Kristalle "wachsen". Der große, gegossene, viereckige Block wird nach der Abkühlung in mehrere kleinere Blöcke zur Weiterverarbeitung aufgeteilt. Von diesen werden Scheiben abgetrennt; jede Scheibe ist dann eine polykristalline Solarzelle. Dieses Verfahren wird auch als Blockgussverfahren bezeichnet.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von polykristallinen Solarzellen ist das sogenannte Bridgman-Verfahren. Hierbei kommt ebenfalls das Halbleitermaterial Silizium zur Anwendung. Eine Induktionsheizung schmilzt es bei 1.400 Grad Celsius in einem Tiegel. Im Gegensatz zum Blockgussverfahren kühlt die Schmelze nicht in einer zusätzlichen Wanne ab, sondern verbleibt im Tiegel. Über eine Bewegungsrichtung der Induktionsheizung nach oben hin erstarrt das Silizium vom Tiegelgrund her, während es nach oben hin zunächst noch flüssig ist. Nach dem kompletten Verfestigen wird der längliche Block, der "Ingot", in mehrere kleinere Blöcke zur weiteren Verarbeitung aufgeteilt.

Aus mehreren derart hergestellten Solarzellen entsteht durch Zusammenschluss ein Solarmodul. Sie werden entweder als Serienschaltung verbunden oder alternativ durch eine seltener genutzte Parallelschaltung. Die Serienschaltung hat den Vorteil einer höheren Spannung. Damit ein polykristallines Solarmodul entstehen kann, werden die Zellen in transparentes Ethylen-Vinyl-Acetat eingebettet. Darüber liegt eine Glasscheibe als Abdeckung. Die Rückseite sowie die Seitenteile sind in einen Rahmen aus Aluminium oder Edelstahl eingebettet.

Die Herstellung polykristalliner Solarzellen ist weniger aufwändig, als es für monokristalline Solarzellen der Fall ist. Für lange Zeit und auch 2024 noch, ist die Herstellung polykristalliner Zellen daher günstiger als die der monokristallinen Variante. Damit gilt bis heute: Polykristalline Photovoltaikmodule sind zu einem günstigeren Preis als andere Wafer-basierte Solarmodule zu kaufen. Die Verbraucherpreise liegen bei etwa 150 bis 400 Euro pro Modul – abhängig von der Größe.

Vor allem, wenn große Dachflächen oder sogar Freiflächenanlagen mit Photovoltaikmodulen belegt werden sollen, kommen daher überwiegend polykristalline PV-Module zum Einsatz. Gründe sind die bessere Verfügbarkeit sowie der günstigere Anschaffungspreis der polykristallinen Solarpanels. Der geringere Wirkungsgrad von etwa 15 Prozent lässt sich durch die größere Fläche ausgleichen. Eine Alternative sind bifaziale Solarmodule. Sie gewinnen auf beiden Modulseiten Solarstrom und liefern vor allem bei Freiflächen- oder Flachdachanlagen deutlich höhere Erträge.

Der Marktanteil polykristalliner Solarmodule liegt bei etwa 70 Prozent. Allerdings gehen Marktkenner davon aus, dass der Anteil auf etwa 50 Prozent sinken wird. Der Grund: Die Herstellungsverfahren für die leistungsstärkeren monokristallinen Module werden optimiert, sodass auch deren Anschaffungspreise sinken werden. Günstiger, aber auch deutlich leistungsschwächer, werden langfristig nur Dünnschichtmodule bleiben. Ihr Wirkungsgrad liegt aber gerade einmal bei etwa 7 Prozent.

Um sich ein umfassendes Bild zu machen, bevor man für seine Photovoltaik-Anlage polykristalline Module kauft, ist eine Auflistung und Gegenüberstellung wichtiger Daten relevant.

Hier finden Sie einige typische Werte von polykristallinen Solarmodulen:

• Gewicht: ca. 20 kg/Modul bis 25 kg/Modul
• Modulmaße: im Durchschnitt ca. 1.600 x 1.000 x 40 mm
• Nennleistung: ca. 270 W
• Effizienz: ca. 15 bis 17 %
• Produktgarantie: ca. 25 bis 30 Jahre

Wenn Sie eine große Fläche für Ihre Photovoltaikanlage aufbringen können, so sind unter den Wafer-Modulen die polykristallinen Module empfehlenswert. Einsatzszenarien können große Dächer auf Häusern, Hallen oder Ställen sein. Aber auch für Freiflächenanlagen sind die blau glänzenden Panels eine gute Wahl.

Tipp: Für den Einsatz auf einem privaten Hausdach sind polykristalline Module allerdings nicht zu empfehlen. Denn durch den geringen Wirkungsgrad sind die Erträge und somit die Rendite einer PV-Anlage mit polykristallinen Zellen nicht wirtschaftlich.

Polykristalline Solarzellen brauchen unter den verfügbaren Solarmodulen eine mittlere Fläche, um ein Kilowattpeak an Solarstrom zu erzeugen. Es ist mehr als für monokristalline Module, aber weniger als für Dünnschichtmodule. Die folgende Beispielrechnung verdeutlicht, wie viele Quadratmeter etwa notwendig sind.

Beispielrechnung:

Um ein Kilowattpeak an Spitzenleistung zu erzielen, benötigt man etwa 7-10 qm Fläche auf dem Dach. Beträgt die belegbare Dachfläche beispielsweise 50 qm, so können mit polykristallinen PV-Modulen rund 5-7 kWp an Strom erzeugt werden.

Die bläulichen, polykristallinen Solarzellen sind nicht so dunkel und eben wie monokristalline Solarzellen. Die Herstellung der Module ist weniger aufwändig und es entstehen aufgrund der quadratischen Form der Zellen nur geringe Abfälle. Daher sind polykristalline Solarzellen preiswerter und auch die Umweltbilanz der Photovoltaik Anlage ist besser, da weniger Energie für die Herstellung der Module erforderlich ist. Daher werden polykristalline Solarzellen oft als die Zellen mit dem besten Preis-Leistungs-Verhältnis bezeichnet.

Für polykristalline Solarmodule wird weniger reines Silizium verwendet. Zudem bestehen Kristallstrukturen, die für Lichtbrechungen sorgen. Somit ist der Wirkungsgrad der Solarmodule mit rund 15 Prozent geringer als bei monokristallinen Solarmodulen. Aufgrund der geringeren Effizienz werden polykristalline Solarzellen häufig für Photovoltaik-Anlagen auf größeren Dachflächen eingesetzt, bei denen die Leistung eines einzelnen Solarmoduls nicht ganz so entscheidend ist. Hersteller von polykristallinen Solarmodulen sind zum Beispiel Suntech, ET Solar, Schüco und Scheuten.

Gut zu wissen: Wie alle Solarmodule verlieren auch polykristalline Module über die Jahre etwas an Leistung, so dass sich nach 15 bis 20 Jahren Einsatz ein Repowering alter Solarmodule anbietet. Über eine etabliertes Photovoltaik Recycling System können Altmodule fachgerecht entsorgt und wiederverwertet werden.

Die Wahl der Module ist immer abhängig vom individuellen Dach und dessen Ausrichtung. Ein ausgiebiger Vergleich zwischen monokristallinen und polykristallinen Solarmodulen und eine professionelle Beratung sollten am Anfang der Planung einer Photovoltaik-Anlage stehen.