Silizium
Silizium, ein chemisches Element aus der Gruppe der Halbmetalle, spielt eine zentrale Rolle in der Photovoltaik. Es ist der wichtigste Rohstoff für die Herstellung von Solarzellen, die Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandeln.
Warum Silizium?
- Häufigkeit: Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element in der Erdkruste und somit reichlich vorhanden.
- Halbleitereigenschaften: Silizium besitzt einzigartige elektrische Eigenschaften, die es ermöglichen, kontrolliert elektrische Ladungen zu transportieren. Diese Eigenschaft ist entscheidend für die Funktion einer Solarzelle.
- Reife Technologie: Die Herstellung von Silizium-Solarzellen ist eine etablierte Technologie, die kontinuierlich optimiert wird.
Der Weg vom Rohstoff zur Solarzelle
- Reinigung: Aus siliziumhaltigen Gesteinen wie Quarz wird hochreines Silizium gewonnen. Dieser Prozess ist energieintensiv und erfordert komplexe chemische Verfahren.
- Kristallisation: Das gereinigte Silizium wird zu großen Blöcken oder Stäben geformt. Dabei entstehen entweder monokristalline oder polykristalline Strukturen.
- Dünnschneiden: Die Siliziumblöcke werden in extrem dünne Scheiben geschnitten, die sogenannten Wafer.
- Dotierung: Durch gezieltes Einbringen von Fremdatomen wird die elektrische Leitfähigkeit der Wafer beeinflusst, um die gewünschte Funktion der Solarzelle zu erreichen.
- Zellenherstellung: Auf den Wafern werden elektrische Kontakte aufgebracht und eine Schutzschicht aufgetragen.
- Modulbau: Mehrere Solarzellen werden zu einem Modul verbunden, das dann in einer Photovoltaikanlage installiert wird.
Vorteile von Silizium-Solarzellen
- Hoher Wirkungsgrad: Silizium-Solarzellen erreichen heute Wirkungsgrade von über 20%.
- Langlebigkeit: Silizium-Solarmodule haben eine Lebensdauer von über 25 Jahren.
- Kosteneffizienz: Durch Massenproduktion sind Silizium-Solarzellen vergleichsweise günstig.
Herausforderungen und Zukunftsperspektiven
Obwohl Silizium der dominierende Werkstoff in der Photovoltaik ist, gibt es auch andere Materialien wie CIGS oder Perowskit, die in der Forschung untersucht werden. Die weitere Entwicklung der Silizium-Technologie konzentriert sich auf die Steigerung des Wirkungsgrads, die Reduzierung der Produktionskosten und die Entwicklung neuer Zellkonzepte.
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