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Monokristalline Solarzelle

Nicht erst seit der Diskussion um die Atomkraft rücken die so genannten regenerativen Energien verstärkt in den Fokus von Öffentlichkeit und Industrie. Die saubere Stromgewinnung ist längst nicht mehr nur eine weltanschauliche oder ethische Frage, sondern hat auch handfest wirtschaftliche Implikationen. Und seitdem auch Privatpersonen Strom aus regenerativen Quellen in das Stromnetz einspeisen können und dafür eine Vergütung erhalten, steigen viele in das Energiegeschäft ein. Besonders interessant sind für Privathaushalte dabei Solaranlagen, denn diese sind beispielsweise im Gegensatz zu Windrädern deutlich einfacher zu installieren und mit weniger finanziellem Aufwand verbunden.

Die effektivste Art der Stromgewinnung

Wer sich eine Solaranlage zulegen möchte, der hat heute die Wahl zwischen verschiedenen Materialien und damit auch Wirkungsgraden. Am effektivsten für die Stromgewinnung ist eine so genannte monokristalline Solarzelle aus reinem Silizium. Im Gegensatz zu Polykristallen bilden die Atome und Moleküle eines Monokristalls ein homogenes, einheitliches Kristallgitter. Dieses einheitliche Kristallgitter führt im Endeffekt dazu, dass eine solche monokristalline Solarzelle einen sehr hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung der Solarstrahlung in Strom hat. Aus diesem Grund wurde die erste monokristalline Solarzelle auch in den Solarmodulen für die Raumfahrt verwendet. Bis heute kommen diese Zellen nicht nur in Solaranlagen, sondern beispielsweise auch in der Satellitentechnik zum Einsatz.

Monokristalline Solarzelle: Wirkungsgrad

Für das effektive Betreiben einer Solaranlage ist der Wirkungsgrad der eingesetzten Solarzellen von entscheidender Bedeutung. Bei den Solarzellen aus Monokristallen liegt dieser elektrische Wirkungsgrad, also das Verhältnis zwischen der eingestrahlten Solarenergie und dem daraus gewonnenen Strom, zwischen 14% und 17%, je nach Hersteller und Größe der eingesetzten Module. Hochleistungszellen erreichen einen Wirkungsgrad von bis zu 21%, werden in aller Regel aber nicht in Standard-Solarmodulen eingesetzt. Bei den Weltraum-Solarzellen liegt der Wirkungsgrad natürlich noch weit höher. Dafür sind diese Zellen aber auch extrem teuer und für den privaten Gebrauch nicht geeignet. Die Größe der monokristallinen Solarzellen kann je nach Hersteller variieren und bewegt sich zwischen 100 x 100 Millimetern und maximal 156 x 156 Millimetern.

Monokristalline Solarzelle: Herstellung

Die meisten der Solarzellen aus Monokristallen haben eine so genannte square-round Form. Die Zellen sind also quadratisch mit runden Ecken. Hergestellt werden die Solarzellen, indem zunächst aus geschmolzenem Silizium ein Monokristall gezogen wird, der eine Säulenform hat. Dieser runde Kristallstab wird dann in einzelne Scheiben zersägt, die so genannten Wafer. Sie bilden die Ausgangsbasis für die Herstellung der eigentlichen Solarzelle, die in einem komplizierten High-Tech-Verfahren erfolgt. Die Wafer sind nicht nur sehr dünn, sondern auch äußerst zerbrechlich. Durch die Säulenform des Kristallstabes ist der Wafer rund. Mittlerweile ist es allerdings auch möglich, aus Siliziumschmelze ein achteckiges, dünnwandiges Rohr zu ziehen. Die Wandflächen dieses Rohres bilden dann sofort den Wafer, geschnitten werden muss dann nicht mehr. Diese so genannten EFG-Zellen (Edge-deFined-Groth) machen dann auch einen rechteckigen Zuschnitt der einzelnen Solarzellen möglich. Um den Wirkungsgrad zu steigern, wird die Oberfläche der Solarzelle zudem mit einer leichten Prismenstruktur versehen, die das Sonnenlicht optimal einfängt. Dadurch wirken die meisten Solarzellen auch eher dunkel oder anthrazitfarben. Die Stromabnehmer werden außerdem in kleinen Gräben untergebracht, was wiederum die aktive Zelloberfläche weiter maximiert.

Monokristalline Solarzelle: Farbe und Form

Monokristalline Solarzellen sind meist sehr dunkel. Allerdings ist es auch möglich, die Zellen sind Gold, Silber, Bronze, Smaragd oder semitransparent herzustellen. Erreicht werden diese helleren Farben, indem die Schichtdicke der Farbabsorptionsschicht auf den Zellen entsprechend variiert wird. Um die Solarzellen einer Anlage zudem möglichst dicht montieren zu können, wird die runde Kristallstange der Zelle abgeflacht. Auf diese Weise können mehr Zellen montiert werden, ohne bei der Montage allzu viel Zellmaterial wegschneiden zu müssen. So entsteht auch das typische Bild einer Solaranlage mit den rautenförmigen Zellzwischenräumen.

       

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