Lexikon 
Solarlexikon | |
| Hier steht ein allgemeiner einleitender Text (Beschreibung der Kategorie) | |
| Suche: | |
|
Begriff hinzufügen | |
| Solarzellen | Dünne Scheiben oder Filme aus besonderen Halbleitern, geben im Sonnenlicht elektrischen Strom ab, einfach, zuverlässig und umweltverträglich. Nachdem das Solarzellen-Prinzip 1954 entdeckt worden war, rüsteten bereits 1958 UdSSR und USA je einen Weltraum-Satelliten mit Solarzellen zur Stromerzeugung aus. Schon vor und besonders nach der Ölkrise wurde in den Industriestaaten die Solarzellen-Entwicklung gefördert, weil die Solarzellen-Zukunft allgemein als viel versprechend eingestuft wird. Dank großen Fortschritten hinsichtlich Nutzungsdauer (bis zu 20 Jahren), Verbilligung (um Größenordnungen) und Wirkungsgrad (in Serie bis zu 15%) sind inzwischen viele Solarzellen-Anlagen auch auf der Erde möglich. Nach der Kristallform unterscheidet man drei Grundarten, wobei Silizium als Halbleitermaterial vorherrscht. • Ein- oder monokristalline (vom Griechischen monos, einzeln): Aus er Schmelze wird ein p-leitender Silizium-Einkristall (bestehend aus einem einzigen Kristall) gezogen und in etwa 0,4 mm dicke Scheiben gesägt (wobei über die Hälfte des hochreinen, teuren Materials verloren geht). Die der Sonnenstrahlung zugewandte Vorderseite dotiert man durch Eindiffundieren z.B. von Phosphor bei 850°C drei bis vier Tausendstelmillimeter tief n-leitend, wodurch der für das Prinzip entscheidende p-n-Übergang entsteht. Beidseits werden Metallkontakte für die Stromabnahme aufgedampft, auf der Vorderseite als Gitter (Form je nach Hersteller), das nicht mehr als 10% der Fläche abdeckt, um möglichst viel Sonneneinstrahlung durchzulassen. Die größten Kristallen bzw. Scheiben haben etwa 10 cm Durchmesser. • Viel- oder polykristalline (vom Griechischen poly, viel): Aus Silizium wird ein aus vielen Kleinkristallen bestehender Block gegossen, zersägt und weiterbehandelt wie der Einkristall. Da an den Korngrenzen Rekombinationen der vom Licht abgelösten Ladungsträger-Paare stattfindet, ist der Wirkungsgrad mit 10-12% niedriger als bei einkristallinen Zellen mit 15%. Größen bis zu 10 cm x 10 cm. Guss und Zellen sind eine Spezialität der deutschen Industrie. • Amorphe oder Dünnschichtzellen: Auf Glas, Film oder Metallband nach unterschiedlichen Verfahren (z.B. Aufdampfen, Abschneiden) aufgebrachter, etwa ein Tausendstelmillimeter dünner p-i-n-Sandwich (p-Leiter, undotierter „intrinsic“ Halbleiter und n-Leiter), der sich nicht als Ein- oder Vielkristall ausbildet, sondern gestaltlos oder amorph bleibt (vom Griechischen morphe, Gestalt, und a oder an, nicht). Der i-Leiter ist nötig, weil in amorphen p- und n- Leitern allein zu viel Rekombination stattfänden – dennoch besteht die Hauptschwierigkeit in der Erzielung eines höheren Wirkungsgrades (derzeit bei Serienzellen erheblich unter 10%). Solche Zellen können grundsätzlich beliebig groß gemacht werden. Ein- und Vielkristall-Zellen sind sehr arbeitsaufwendig in der Herstellung. Dabei, und bei der Gewinnung des hochreinen Ausgangsmaterials, wird soviel Energie benötigt (vor allem für Schmelzen und Diffundieren), dass die Rückzahlungszeit, trotz Fortschritten, Mitte der 80er-Jahre noch etwa bei drei Jahren liegt. |
| Glossary V2.0 | |
