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Silizium Solarzellen

Nicht erst seit dem Unglück im japanischen Atomkraftwerk Fukushima stellen viele Menschen die Atomenergie zunehmend in Frage. Auch das Unglück im ukrainischen Tschernobyl in der Mitte der 80er Jahre war ein entscheidender Einschnitt. Doch nicht nur die Atomenergie, auch andere traditionelle Energieträger, wie Öl, Kohle oder Gas, geraten zunehmend in die Kritik. Immer öfter setzen Privathaushalte und Energieversorger deshalb auf die so genannten regenerativen Energien, also Energie, die aus Wind, Wasser oder der Sonnenstrahlung gewonnen wird. Auch Biomasse spielt eine zunehmend wichtige Rolle, ebenso wie die effizientere Nutzung der gewonnenen Energie, beispielsweise durch den Einsatz von Blockheizkraftwerken. Und während Energieversorger in Sachen regenerativer Energien vor allem auf Windkraftanlagen setzen, ist dies für Privathaushalte wegen der hohen Investitionskosten nicht möglich. Dafür erfreut sich in diesem Bereich die Photovoltaik großer Beliebtheit. Zwar ist auch eine solche Anlage mit gewissen Investitionskosten verbunden, doch durch die Einspeisevergütung, die Privathaushalte ausgezahlt bekommen, wenn sie den Solarstrom ins öffentliche Netz einspeisen, lohnt sich der finanzielle Aufwand.

Silizium für Solarzellen hat einen hohen Reinheitsgrad

Mit der zunehmenden Weiterentwicklung der entsprechenden Technologie hat sich mittlerweile auch eine Vielzahl unterschiedlicher Solarzellen herausgebildet. Nach wie vor werden die meisten der Solarzellen aber aus dem chemischen Element Silizium hergestellt. Dieses Element kommt in der Natur, nach Sauerstoff, am zweithäufigsten vor. Allerdings kommt es nicht im reinen Zustand vor, sondern gebunden in Sand, Quarz oder Edelsteinen. In einem aufwendigen Prozess wird das Silizium aus diesen Verbindungen herausgelöst und in metallurgisches Silizium umgewandelt, welches eine Kristallstruktur hat. Interessant: Das Silizium, welches für die Herstellung von Solarzellen genutzt wird, besitzt einen deutlich höheren Reinheitsgrad als das Silizium, welches bei der Produktion von Computerchips zum Einsatz kommt.

Funktionsweise einer Silizium Solarzelle

Eine Standard Silizium Solarzelle besteht in der Regel aus insgesamt zwei Schichten Silizium. Dort, wo die beiden Schichten aneinander stoßen, also an den so genannten Grenzflächen, bildet sich ein elektrisches Feld. Fällt nun Licht auf die Silizium Solarzelle, so kommt es zu bestimmten physikalischen Reaktionen. Diese sorgen dafür, dass zwischen den einzelnen Metallkontakten, die bei der Produktion an den Siliziumschichten der Zelle angebracht werden, elektrischer Strom fließt, der dann genutzt werden kann.

Verschiedene Arten einer Silizium Solarzelle

Zwar ist das Funktionsprinzip bei allen Solarzellen aus Silizium das Gleiche, in der Herstellung einer solchen Siliziumzelle gibt es aber große Unterschiede. So unterscheidet man insgesamt drei Arten von Silizium Solarzellen, nämlich die Solarzellen aus polykristallinem Silizium, Solarzellen aus monokristallinem Silizium und so genannte Dünnschichtzellen. Bei den herkömmlichen Photovoltaikanlagen liegt der Schwerpunkt momentan hauptsächlich auf den kristallinen Zellen. Der Grund: Die kristallinen Zellen erzielen (noch) einen höheren Wirkungsgrad als andere Module. Die monokristallinen Zellen aus Silizium gelten dabei als der Klassiker. Sie haben einen Wirkungsgrad von 14 bis 18 Prozent, während der Wirkungsgrad multikristalliner Zellen mit 12 bis 16 Prozent etwas niedriger liegt. Allerdings sind monokristalline Zellen in der Herstellung teurer als polykristalline Siliziumzellen. So genannte Dünnschichtzellen wiederum, also die dritte Gruppe der Silizium Solarzelle, können fast automatisiert hergestellt werden und sind daher deutlich günstiger. Da der Wirkungsgrad dieser Silizium Solarzellen mit fünf bis sieben Prozent aber (noch) deutlich geringer ist als bei den anderen Herstellungsverfahren, kommen diese Zellen noch nicht flächendeckend zum Einsatz.

       

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