Ein kristallines Silizium ist eine besondere Art von Photovoltaikzelle bestehend aus einem einzelnen Kristall oder vielen Kristallen aus SiliziumZur Herstellung kristalliner Siliziumzellen (c-Si) werden Wafer mit einer Dicke von 160–240 µm verwendet. Dabei handelt es sich um dünne Siliziumscheiben, die aus einem Einkristall oder einem Block geschnitten werden. Das Herstellungsverfahren der Siliziumwafer bestimmt die Art der entstehenden kristallinen Zelle.
Welche Arten von kristallinen Silizium-Solarzellen gibt es?
Es gibt drei Arten dieser Solarzellen:
- Einkristallin
- Polykristalline
- Band- oder blattdefiniertes Filmwachstum
Was sind die Vorteile von kristallinen Silizium-Solarzellen?
Einige der Vorteile dieser Solarzellentypen sind nachstehend aufgeführt:
- Fälligkeit: Es stehen zahlreiche Informationen zur Bewertung der Zuverlässigkeit und Robustheit des Designs zur Verfügung, die für die Finanzierung von Bereitstellungsprojekten von entscheidender Bedeutung sind.
- Eigenschaften: Eine typische industrielle Siliziumzelle bietet einen höheren Wirkungsgrad als jedes andere in großen Mengen produzierte Einfachübergangsbauelement. Da für eine bestimmte Leistung weniger Solarzellen produziert und installiert werden müssen, senken höhere Wirkungsgrade die endgültigen Installationskosten.
- Zuverlässigkeit: Kristalline Siliziumzellen können als Module über 25 Jahre halten, ohne dass es zu einer nennenswerten Langzeitverschlechterung kommt.
- Fülle: In der Erdkruste ist Silizium das zweithäufigste Element (nach Sauerstoff).
Wie werden kristalline Silizium-Solarzellen hergestellt?
Zur Herstellung typischer kristalliner Silizium-Solarzellen wird monokristallines (Einkristall) oder multikristallines Silizium verwendet. Pseudoquadratische Silizium-Wafer, Substrate aus Einkristallblöcken, die mit dem Czochralski Prozess, die Float-Zone-Technik, das Bandwachstum oder andere neuartige Ansätze werden verwendet, um monokristallin Zellen. Traditionell quadratische Siliziumsubstrate wurden aus in Quarztiegeln gegossenen Barren geschnitten zur Herstellung multikristalliner Silizium-Solarzellen.
Eine Antireflexbeschichtung (ARC) aus Titandioxid (TiO2) oder Siliziumnitrid (SiN), die häufig auf Siliziumoberflächen aufgebracht wird, begrenzt die von der Solarzelle reflektierte und somit nicht zur Stromerzeugung genutzte Lichtmenge. Die Oberseite der Solarzelle kann strukturiert mit mikrometergroßen Pyramidenstrukturen, erstellt durch eine chemische Ätztechnik, um die Lichtaufnahme und -absorption zu maximieren.
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Ein bordotiertes p-Typ-Siliziumsubstrat wird üblicherweise mit einem phosphordotierten n+-Bereich bedeckt, um einen pn-Übergang zu bilden. Der Rückkontakt wird oft mit einer Metallelektrode, beispielsweise aus Aluminium, hergestellt, während der Frontkontakt typischerweise mit siebgedruckter Silberpaste hergestellt wird, die auf die ARC-Schicht aufgetragen wird.
Die Diffusion von Minoritätsträgern erfolgt innerhalb der p- und n-dotierte Schichten einer kristallinen Silizium-Solarzelle Ladungsträger zu sammeln. Die Ladungsträgersammlung wird durch große Diffusionslängen (> 200 Mikrometer) über den gesamten Dickenbereich der Solarzelle, wo die optische Absorption stattfindet, unterstützt.
