Herstellung und Funktion

Silizium

Silizium
Silizium ist der Hauptbestandteil einer Solarzelle und wird aus Sand geschmolzen, der unbegrenzt verfügbar ist. Es ist das Element, das am zweithäufigsten in der Erdkruste vorkommt. Monokristallines Silizium wird aus der Schmelze gezogen. Die Kristallstruktur im Inneren ist homogen, was durch die gleichmäßige Außenfärbung erkennbar ist. Polykristallines Silizium verfügt über eine Struktur, in der mehrere Kristalle beim Erstarren nebeneinander wachsen. Erkennbar sind polykristalline Zellen durch die sichtbaren Korngrenzen, es entsteht ein "Metal-Flake-Effekt".

Wafer

Wafer
Das zu Blöcken verschmolzene, hochreine Silizium wird zu Säulen verarbeitet, aus denen mit moderner Drahtsägen-Technologie hauchdünne Scheiben (Wafer) geschnitten werden. Nach der Reinigung und einer intensiven Endkontrolle bilden die mono- und polykristallinen Wafer die Basis für die Produktion von Solarzellen. Die halbleiterphysikalische Qualität der Wafer beeinflusst den erzielbaren Wirkungsgrad in der Zellherstellung.

Solarzelle

Eine Solarzelle ist das Grundelement für die Erstellung von Solarmodulen. Durch Lichteinstrahlung werden in den Zellen positive und negative Ladungsträger freigesetzt, es fließt elektrischer Strom (Gleichstrom). Man unterscheide zwischen monokrstallinen und polykristallinen Solarzellen:
Monokristalline Solarzelle

Monokristalline Solarzelle

Die Zellen haben eine einheitliche, dunkelblaue bis schwarze Färbung. Sie bestehen aus einer Scheibe eines hochreinen, gezogen Silizium-Einkristalls. Mit ihnen sind die höchsten Wirkungsgrade (Verhältnis von nutzbarer zu eingesetzter Energie) erreichbar (ca. 16 - 18%).
Polykristalline Solarzelle

Polykristalline Solarzelle

Sie sind ebenfalls blau gefärbt, jedoch nicht ganz so dunkel wie die monokristallinen Zellen. Mehr oder weniger deutlich zu erkennen ist bei diesem Zelltypen eine Kristallstruktur, die sich aus dem Herstellungsvorgang ergibt. Polykristalline Solarzellen bestehen aus einer Scheibe eines gegossenen Siliziumblockes. Beim Abkühlen des flüssigen Siliziums entstehen verschieden ausgerichtete, voneinander abgegrenzte Kristallkörner. Ihr Wirkungsgrad liegt bei ca. 14%.

Photovoltaik-Modul (PV-Modul)

Photovoltaik-Modul
PV-Modul ist die Bezeichnung für eine elektrische anschlussfähige Einheit aus mehreren Solarzellen, mit Witterungsschutz (Glas), Einbettung und Rahmung. Der Gleichstrom, den das Modul produziert, wird für die Einspeisung ins öffentliche Stromnetz durch einen Wechselrichter in Wechselstrom gewandelt.