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Angesichts der wachsenden globalen Nachfrage nach erneuerbaren Energien ist die solare Photovoltaik-Stromerzeugung zu einer Kerntechnologie im Bereich der sauberen Energie geworden. Als Schlüsselkomponente von Photovoltaik-Systemen wirken sich die Leistung und der Wirkungsgrad von Solarmodulen direkt auf die Stromerzeugung aus. Bei der Auswahl von Solarmodulen fragen sich Verbraucher oft, ob monokristallin oder polykristallin besser ist, und sind auch neugierig auf die Materialzusammensetzung von Solarmodulen.

I. Vergleich von monokristallinen und polykristallinen Solarmodulen

1. Eigenschaften von monokristallinen Solarmodulen

Monokristalline Silizium-Solarmodule werden aus Silizium mit einer einzigen Kristallstruktur hergestellt. Sie werden unter Verwendung des Czochralski-Verfahrens hergestellt, um hochwertige Siliziumbarren zu erzeugen, die dann in dünne Wafer geschnitten werden.

Vorteile:

• Hoher Wirkungsgrad: Monokristallines Silizium hat eine regelmäßige Kristallstruktur, was zu einem hohen Elektronentransferwirkungsgrad führt. Der Wirkungsgrad liegt typischerweise bei 20 %-23 % (mit Laborergebnissen von über 26 %), was zu einer höheren Stromerzeugung pro Flächeneinheit führt.

• Hohe Raumnutzung: Aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads können monokristalline Module auf begrenztem Raum (z. B. auf Dächern in Städten) mehr Strom erzeugen, wodurch sie sich für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot eignen.

• Attraktives Aussehen: Monokristalline Module haben eine gleichmäßige dunkelblaue oder schwarze Oberfläche mit oft abgerundeten Ecken (aufgrund der zylindrischen Form der Siliziumbarren), was ihnen ein moderneres Aussehen verleiht und sie für hochwertige Wohn- oder Gewerbegebäude geeignet macht.

• Haltbarkeit: Monokristallines Silizium ist hochrein und weist eine hervorragende Beständigkeit gegen Degradation auf, was zu einer langsamen Effizienzdegradation bei langfristiger Nutzung (über 10 Jahre) führt.

• Etwas bessere Hochtemperaturleistung: Monokristalline Module erfahren in Hochtemperaturumgebungen einen minimalen Effizienzverlust, wodurch sie sich für heiße Regionen eignen.

Nachteile:

• Höhere Kosten: Der Herstellungsprozess für monokristallines Silizium ist komplex und energieintensiv, was zu höheren Produktionskosten und Marktpreisen als bei polykristallinem Silizium und einer höheren Anfangsinvestition führt.

• Hoher Abfall: Wenn Siliziumbarren in dünne quadratische Wafer geschnitten werden, entsteht eine erhebliche Menge an Ausschuss, was zu einer geringeren Ressourcenausnutzung führt.

• Empfindlichkeit gegenüber Verschattung: Monokristalline Module sind sehr empfindlich gegenüber lokaler Verschattung (z. B. durch Baumschatten oder Staub), was zu einer verringerten Effizienz über das gesamte Modul führen kann.

2. Eigenschaften von polykristallinen Solarmodulen

Polykristalline Silizium-Solarmodule bestehen aus Siliziummaterialien mit mehreren Kristallstrukturen. Geschmolzenes Silizium wird in eine Form gegossen und abgekühlt, um einen Barren zu bilden, was zu einer relativ komplexen Kristallstruktur führt.

Vorteile:

• Geringe Kosten: Polykristallines Silizium zeichnet sich durch einen einfachen Herstellungsprozess und einen geringen Energieverbrauch aus, was zu Produktionskosten führt, die etwa 10 %-20 % niedriger sind als bei monokristallinem Silizium. Dies macht es preisgünstiger und eignet sich für Projekte mit begrenztem Budget.

• Hohe Ressourcenausnutzung: Das Barrengussverfahren erzeugt direkt quadratische Siliziumbarren, was zu minimalem Schnittabfall und hoher Rohstoffausnutzungseffizienz führt.

• Umweltfreundliche Herstellung: Die Herstellung von polykristallinem Silizium verbraucht weniger Energie und hat einen geringeren CO2-Fußabdruck, was mit den Trends der umweltfreundlichen Herstellung übereinstimmt.

• Etwas mehr Widerstandsfähigkeit gegen Verschattung: Aufgrund seiner vielfältigen Kristallstruktur erfahren polykristalline Module bei teilweiser Verschattung einen minimalen Gesamtverlust an Effizienz.

Nachteile:

• Geringerer Wirkungsgrad: Polykristallines Silizium hat zahlreiche Korngrenzen, die die Elektronenmigration behindern. Der Wirkungsgrad liegt typischerweise zwischen 17 % und 20 %, was zu einer geringeren Stromerzeugung pro Flächeneinheit als bei monokristallinem Silizium führt.

• Großer Platzbedarf: Aufgrund ihres geringeren Wirkungsgrads benötigen polykristalline Module eine größere Fläche, um die gleiche Stromerzeugung zu erreichen, wodurch sie sich nicht für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot eignen.

• Gewöhnliches Aussehen: Polykristalline Module haben eine blaue Oberfläche mit einem unregelmäßigen Kornmuster und quadratischen Ecken, was zu einem weniger gleichmäßigen visuellen Effekt als bei monokristallinen Modulen führt und ihnen ein leichtes "industrielles" Gefühl verleiht.

• Etwas schlechtere Hochtemperaturleistung: In Hochtemperaturumgebungen nimmt der Wirkungsgrad von polykristallinen Modulen etwas stärker ab als der von monokristallinen Modulen, und die Leistung ist in tropischen Regionen etwas schlechter.

• Lebensdauerdegradation: Kristallfehler in polykristallinem Silizium können zu einer etwas schnelleren Effizienzdegradation bei langfristiger Nutzung führen, was häufigere Inspektionen erfordert.

3. Anwendungsszenarien von Einkristall und Polykristall

Monokristall eignet sich für folgende Szenarien:

• Begrenzter Platz: Zum Beispiel Dächer von Wohnhäusern und Gewerbegebäuden in Städten, wo ein hoher Wirkungsgrad erforderlich ist, um die Stromerzeugung zu maximieren.

• Hochtemperaturregionen: Zum Beispiel Südchina, Südostasien und der Nahe Osten, wo Monokristall eine überlegene Hochtemperaturbeständigkeit bietet.

• High-End-Projekte: Zum Beispiel Villen und grüne Gebäudezertifizierungsprojekte, bei denen das Aussehen und die Leistung von Monokristall besser zur High-End-Positionierung passen.

• Langfristige Investition: Für Benutzer mit ausreichendem Budget, die stabile Erträge für mehr als 25 Jahre anstreben, bietet Monokristall eine überlegene Haltbarkeit.

• Polykristall eignet sich für folgende Szenarien:

• Begrenztes Budget: Zum Beispiel ländliche Photovoltaik-Armutsbekämpfungsprojekte und dezentrale Stromerzeugung in Entwicklungsländern, wo die geringen Kosten von Polykristall attraktiver sind.

• Großinstallationen: Zum Beispiel bodenmontierte Photovoltaik-Kraftwerke und Wüstensolarprojekte, bei denen Polykristall eine wirtschaftlichere Lösung bietet, wenn Platz vorhanden ist.

• Komplexe Umgebungen: Zum Beispiel in staubigen oder stark verstellten Bereichen ist Polykristall etwas anpassungsfähiger an Teilverschattung.

• Kurzfristige Erträge: Für Benutzer, die eine schnelle Kapitalrendite anstreben, bietet Polykristall eine geringere Anfangsinvestition.

4. Markttrends und technologische Fortschritte

In den letzten Jahren hat der Marktanteil von monokristallinem Silizium den von multikristallinem Silizium allmählich übertroffen, hauptsächlich aufgrund der folgenden Faktoren:

• Technologische Durchbrüche: Monokristalline Silizium-N-Zellen (wie TOPCon und HJT) und Halbzelltechnologie haben den Wirkungsgrad erheblich verbessert, und das Preis-Leistungs-Verhältnis von monokristallinen Produkten verbessert sich weiter.

• Kostensenkung: Die Ausweitung der Produktion von monokristallinem Silizium und die Prozessoptimierung haben die Kostendifferenz zu multikristallinem Silizium verringert (die Preise für monokristallines Silizium werden 2025 voraussichtlich 0,36 bis 0,43 US-Dollar pro Watt betragen, während die Preise für multikristallines Silizium voraussichtlich 0,29 bis 0,36 US-Dollar pro Watt betragen werden).

• Politische Leitlinien: Chinas "Dual-Carbon"-Ziele treiben die Entwicklung der hocheffizienten Photovoltaik-Technologie voran, und Monokristall wird aufgrund seines hohen Wirkungsgrads von der Politik und dem Markt bevorzugt.

Multikristallines Silizium hat sich jedoch nicht vollständig vom Markt zurückgezogen. In einigen Entwicklungsländern und Projekten mit geringem Budget hat Multikristall immer noch seinen Platz.

5. Empfehlungen für die Wahl zwischen monokristallin und polykristallin

• Effizienz zuerst: Wenn der Platz begrenzt ist oder langfristige Erträge angestrebt werden, ist Monokristall die bevorzugte Wahl.

• Budgetorientiert: Wenn die Anfangsinvestition begrenzt ist und die Installationsfläche ausreicht, ist Polykristall wirtschaftlicher.

• Umfassende Überlegungen: Wägen Sie Effizienz und Kosten basierend auf den örtlichen klimatischen Bedingungen, den Verschattungsbedingungen und dem Projektstandort ab. Zum Beispiel wird Monokristall in südlichen Küstengebieten empfohlen, während Polykristall in den nordwestlichen Wüstenregionen in Betracht gezogen werden kann.