Kristallines Silizium ist eine spezielle Art von Photovoltaikzelle, die aus einem oder mehreren Siliziumkristallen besteht . Zur Herstellung von kristallinen Siliziumzellen (c-Si-Zellen) werden Wafer mit einer Dicke von 160–240 µm verwendet. Diese dünnen Siliziumscheiben werden aus einem Einkristall oder einem Siliziumblock geschnitten. 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?
Für die Herstellung typischer kristalliner Siliziumsolarzellen wird monokristallines (einkristallines) oder multikristallines Silizium verwendet. Zur Herstellung monokristalliner Zellen kommen pseudo-quadratische Siliziumwafer, Substrate aus im Czochralski- Verfahren, im Float-Zone-Verfahren, im Bandwachstumsverfahren oder durch andere innovative Verfahren hergestellten Boules zum Einsatz . Traditionell werden quadratische Siliziumsubstrate aus in Quarztiegeln gegossenen Ingots geschnitten, um multikristalline Siliziumsolarzellen herzustellen.
Eine Antireflexionsbeschichtung aus Titandioxid (TiO₂) oder Siliziumnitrid (SiN), die häufig auf Siliziumoberflächen aufgebracht wird, dient dazu, die von der Solarzelle reflektierte Lichtmenge zu begrenzen und somit die Stromerzeugung zu verhindern. Die Oberseite der Solarzelle kann mit mikrometergroßen Pyramidenstrukturen texturiert werden , die mittels chemischer Ätzung erzeugt werden, um die Lichtabsorption und -einfangung 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.
In den p- und n-dotierten Schichten einer kristallinen Siliziumsolarzelle findet Minoritätsträgerdiffusion statt, um Ladungsträger zu sammeln. Die Ladungsträgersammlung wird durch lange Diffusionslängen (> 200 Mikrometer) über den gesamten Dickenbereich der Solarzelle, in dem optische Absorption stattfindet, begünstigt.
