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Solarzellen und Photovoltaik: Unterschiede, Arten und Kauf

Solarzellen nachhaltige Energie

Man sieht sie auf Hausdächern, Freiflächen und Parkscheinautomaten – Solarzellen. Aber wie genau funktionieren sie? Welche Vor-und Nachteile gibt es? Und: Welche Solarzelle ist die beste? Die Antworten auf diese Fragen und weitere hilfreiche Tipps zum Thema Solarzellen Kaufen, Photovoltaikanlagen und Solarthermie finden Sie hier.


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Die Entwicklung von Photovoltaikanlagen, Solarzellen und Solarpanels

Haus mit Photovoltaikanlage

Solarzellen oder auf Englisch “Solarpanels”, in der Fachsprache photovoltaische Zellen genannt, sind elektrische Bauelemente, welche die Strahlungsenergie der Sonne in elektrische Energie umwandeln. Dieser Prozess ist auch als Photovoltaik bekannt und gehört zu den nachhaltigen, grünen Energiequellen.

Solarzellen werden in größere Photovoltaikmodule zusammengefasst, da sie einzeln nur wenig Strom produzieren. Diese werden dann Teil der Photovoltaikanlage auf ihrem Dach, deren Strom Sie im Haushalt nutzen können.

Woher kommen Solarzellen und Solarpanels?

Im Jahr 1940 fand der Elektrochemiker Russell Shoemaker Ohl heraus, dass eine Siliziumprobe mit Riss Strom erzeugt, wenn man sie Licht aussetzt. So entstand 1948 die erste Version der heutigen Halbleiter-Photovoltaik, die mit den Jahren weiterentwickelt wurde.

Der Photovoltaik-Prozess heute funktioniert dadurch, dass Solarzellen Halbleitermaterial, meistens Silizium, enthalten, welches über eine verbesserte Leitfähigkeit bei Energiezufuhr verfügt. Im Fall der Solarzellen ist diese Energiezufuhr der Lichteinfall, durch welchen sich die Leitfähigkeit der Zelle erhöht, die Elektronen sich bewegen und Strom entsteht.

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Arten von Solarzellen, Lebensdauer und Wirkungsgrad

Solarzelle Gold

Sie möchten Solarzellen kaufen? Dann gibt es vier verschiedene Arten von Solarzellen, zwischen denen Sie auswählen können: Monokristalline, Polykristalline, Dünnschichtsolarzellen und organische Solarzellen. Im Folgenden erhalten Sie einen Überblick zur Herstellung und dem Wirkungsgrad der einzelnen Solarzellenarten.

  1. Monokristalline Solarzellen bestehen aus kristallinem Silizium, welches für die Produktion gewonnen wird. Dieses wird als Stab aus der Schmelze gezogen und in dünne Scheiben geschnitten. Als nächstes wird die Oberfläche so geändert, dass der photovoltaische Effekt stattfinden kann. Im letzten Produktionsschritt werden elektrische Kontakte und die Reflexschicht angebracht.
  2. Für polykristallinen Solarzellen wird ein Siliziumblock gegossen und abgekühlt. Dadurch entstehen unterschiedlich große Kristallstrukturen, die in einzelnen Scheiben abgeschnitten werden. Jede dieser Scheiben wird dann zur Solarzelle und zu Modulen zusammengefügt. Abschließend werden auch hier elektrische Kontakte und eine Reflexschicht angebracht.
  3. Dünnschichtsolarzellen bestehen aus einem Trägermaterial, auf welches eine hauchdünne Schicht eines Halbleiterstoffes aufgedampft wird. Hierfür wird amorphes Silizium, Kupferindiumselenid oder Cadmium-Tellurid verwendet. Diese Solarzellen sind in der Produktion günstiger und können daher für weniger Geld erworben werden.
  4. Organische Solarzellen (engl. "Organic Photovoltaics", auch OPV) erzeugen Solarstrom über organische Moleküle oder auch Polymere. Sie bestehen aus Werkstoffen der organischen Chemie, d.h. Kohlenwasserstoff-Verbindungen. Die Elektroden bestehen aus Metallen oder anorganischen Oxiden wie Indium-Zinn-Oxid.

    Zur Herstellung organischer Solarzellen werden schnelle und effiziente Rolle-zu-Rolle Verfahren genutzt, für die weniger Material benötigt wird. Außerdem ist die Produktion ohne Hochtemperaturverfahren möglich. Dadurch sind die organischen Solarzellen deutlich energieeffizienter und preiswerter als andere Solarzellen.

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Die Lebensdauer von Solarzellen

Solarzelle blau

Sowohl Mono- als auch polykristalline Solarmodule werden häufig eingesetzt und haben eine ungefähre Lebensdauer von 30 Jahren. Bei den Dünnschichtsolarzellen wird die Lebensdauer auf 20 bis 25 Jahre geschätzt, nach welchen die Solarzellen ausgetauscht werden müssen.

Da organische Solarzellen noch sehr neu auf dem Markt sind, können Expert/innen noch keine genauen Angaben zur Lebensdauer machen, jedoch wird sie bisher noch kürzer als die der herkömmlichen Module geschätzt. Das soll sich allerdings in naher Zukunft ändern. Anbei ein Vergleich der verschiedenen Solarzellen, um Ihnen beim Solarzellen Kaufen weiterzuhelfen.

Vergleich von Solarzellen
Art Wirkungsgrad Lebensdauer
Monokristalline 14 bis 18 % Circa 30 Jahre
Polykristalline 12 bis 16 % Circa 30 Jahre
Dünnschicht 6 bis 10 % 25 bis 30 Jahre
Organische 7 % Keine Angabe möglich

Solarzellen Vor- und Nachteile

Selectra Münze Gold

Die einzelnen Arten von Solarzellen haben jeweils typspezifische Vor- und Nachteile. Falls Sie überlegen sollten, sich Solarpanels und eine Photovoltaikanlage anzuschaffen, finden Sie im Folgenden eine Liste mit den allgemeinen Vorteilen und Nachteilen, die Solarstrom mit sich bringt.

Was sind die Solarzellen Vorteile?

  • Sie sind unabhängiger von großen Energieanbietern und Strompreisschwankungen
  • Es können Stromkosten eingespart werden und ins öffentliche Netz eingespeiste Erträge aus ihrer eigenen Anlage werden vergütet
  • Sie helfen mit bei der Beschleunigung der Energiewende und unterstützen den Klimaschutz und die Umwelt
  • Investitionskosten für eine Photovoltaikanlage werden teilweise durch Förderungen erstattet
  • Mit einer privaten Solaranlage entlasten Sie das öffentliche Stromnetz
  • Falls Sie ein Elektrofahrzeug haben, können Sie dieses mit ihrer eigenen Anlage aufladen

Was sind die Solarzellen Nachteile?

  • Die Solarmodule verlieren im Laufe der Zeit an Leistung. Innerhalb von 20 Jahren garantieren Anbietende 80 % der Leistung
  • Nach 25 Jahren sollten die Solarzellen wegen Verschleiß durch Witterung ausgetauscht werden
  • Die Energiemenge ist von Tageszeit, Witterung und der Ausrichtung der Anbringungsfläche abhängig
  • Die Anschaffung kann zu Beginn teuer werden, abhängig von Größe und Leistung der Module

Solarzellen kaufen: Das sollten Sie beachten

Nun wollen Sie ein Solarmodul kaufen, aber wissen nicht, worauf Sie achten müssen? Dann sollten Sie neben den Solarzellen Kosten auch die Faktoren Leistungsfähigkeit, Wirkungsgrad und Garantie vergleichen.

Frau steckt Münze in ein Sparschwein

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Solarzellen Kosten und weitere Kauffaktoren

Die Solarzellen Kosten und Steuern sind ein Faktor, den Sie beim Solarzellen Kaufen in Betracht ziehen sollten. Die Preise schwanken natürlich je nach Hersteller und Qualität. Sie können jedoch einen guten Preisvergleich anhand der Kosten pro Wattpeak ziehen:

Solarzellen Kosten Momentan kostet ein Solarmodul für Privatpersonen rund 40 bis 65 Cent pro Wattpeak. Bei Standard-Modulen mit einer Leistung von 380 Wattpeak kann man also mit circa 152 € rechnen, wohingegen Premium Module für rund 247 € erhältlich sind. Zusätzlich gibt es verschiedene Förderungen der Bundesländer.

Die weiteren Faktoren Leistungsfähigkeit, Wirkungsgrad und Garantie, die Sie beim Solarzellen Kaufen beachten sollten, erläutern wir hier:

Die Leistungsfähigkeit wird angegeben in Wattpeak (WP) und gibt die Kraft bzw. Leistung des Solarmoduls an. Durchschnittlich haben Module momentan eine Leistung von 380 WP.

Der Wirkungsgrad wurde bereits bei den verschiedenen Arten von Solarzellen beschrieben und stellt die Effektivität der Module dar. Er beschreibt das Verhältnis von Sonnenlicht zu erzeugter Energie. Es gilt: Je höher der Wirkungsgrad, desto effektiver die Solarzelle.

Bei der Garantie von Solarzellen gibt es die Produkt- und Leistungsgarantie. Die Produktgarantie beinhaltet Schäden, Reparaturkosten und Austausch von defekten Teilen. Diese liegt meistens bei circa 10 Jahren. Die Leistungsgarantie hingegen bezieht sich auf die Mindestleistung auch nach jahrelangem Betrieb der Photovoltaikanlage. Diese liegt bei 20 Jahren. Zusätzlich sollten Sie ihre Photovoltaikanlage versichern.

Solarzellen kaufen und selber installieren?

Sie können Ihre Solarzellen selbst montieren, jedoch muss die gesamte Anlage von einem/r Elekroinstalateur/in angeschlossen werden. Besonders wichtig zu beachten sind hierbei die Regulierungen zur Brandschutzsicherheit, da bei Photovoltaikanlagen starke Gleichströme fließen, die die haushaltsüblichen 220 Volt-Leitungen weit überschreiten.

Bei inkorrekter Installation kann die Garantie der Photovoltaik-Module oder der Versicherungsschutz Ihrer Anlage ausfallen. Daher ist es empfehlenswert, die Anlage professionell installieren zu lassen, um Sicherheit zu garantieren.

Solarzellenpflicht? Ist es ein Muss in Deutschland?

Die Bundesregierung hat sich zum Ziel gesetzt, im Rahmen der Energiewende bis 2030 80 % des Stroms aus erneuerbaren Energien zu gewinnen. Dazu zählt natürlich auch die Solarenergie.

Bis jetzt gibt es keine bundesweite Solarpflicht. Jedoch ist eine Solarzellenpflicht vor allem für gewerbliche Neubauten in Planung. Private Verbraucher/innen hingegen müssen Solarzellen nicht kaufen. Das heißt, sie stehen nicht in der Pflicht, Gebäude nachzurüsten oder beim Neubau eine Solaranlage auf dem Dach zu montieren.

Die Ausnahme: In Baden-Württemberg gilt seit dem 1. Januar 2022 eine umfassende Solarpflicht. Diese beinhaltet, dass auf allen neu gebauten Nicht-Wohngebäuden PV-Anlagen installiert sein müssen. Private Verbraucher/innen müssen ab dem 1. Mai 2022 auch auf neu gebauten Wohngebäude eine Installation garantieren. Ab dem 1. Januar 2023 gilt diese Regelung auch für die Sanierung von Dächern.

Auch in Nordrhein-Westfalen, Schleswig-Holstein und Niedersachsen gibt es Regulierungen zur Installation von Photovoltaikanlagen, jedoch betreffen diese vorerst nur Parkplätze und gewerbliche Bauten.

Exkurs: Was ist der Unterschied zwischen Solar und Photovoltaik?

Ein weiteres Ziel der Bundesregierung ist es, bis 2030 50 % der Wärme auf klimaneutralem Weg zu produzieren.

Hierzu dienen Solarthermieanlage, welche Sonnenenergie in Wärme umwandeln. Diese kann dann zum Erhitzen des Trinkwassers oder zur kombinierten Heizunterstützung verwendet werden. Für diese Technologie werden sogenannte Sonnenkollektoren auf das Hausdach montiert und mit der Heizanlage im Keller verbunden.

Der Unterschied zwischen Solarthermie und Photovoltaik ist, dass Solarthermieanlagen Sonnenlicht in Wärme umwandeln, wohingegen Photovoltaikanlagen mit hilfe von Solarzellen Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandeln. Der bei der Photovoltaik erzeugte Strom kann entweder im Haushalt verbraucht, im Photovoltaik Speicher gespeichert oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.

Bei einer Solarthermieanlage hingegen wird besonders im Sommer mehr Sonnenenergie gesammelt als verbraucht wird. Die nicht im Haushalt genutzte Wärme kann jedoch nicht ins öffentliche Wärmenetz eingespeist werden. Außerdem ist die Speicherkapazität der meisten Anlagen nicht groß genug, um diese Wärme längere Zeit zu speichern.

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