Amorphes Silizium

Der Halbleiter Silizium für Solarzellen wird in monokristallines, polykristallines und amorphes Silizium unterschieden. Amorphes Silizium wird für Dünnschichtmodule verwendet.
Amorphes Silizium wird durch Aufbringen von einer Schicht Silizium auf ein Trägermaterial hergestellt. Diese Schicht amorphen Siliziums ist nur einige Mikrometer dick, das heisst, sie bewegt sich im Nanometerbereich. Es gibt verschiedene Beschichtungs- oder Abscheidemethoden, mit denen amorphes Silizium auf das Trägermaterial aufgebracht wird. Unterschieden werden hierbei:

• Kathodenzerstäubung (auch Sputtern genannt)
• Vakuumaufdampfen
• Gasphasenabscheidung

Am weitesten verbreitet ist heute die plasmaunterstütze Gasphasenabscheidung (PECVD). Dabei wird aus einem siliziumhaltigen Gas mithilfe des Plasmas das Silizium abgeschieden, das sich dann im amorphen Zustand auf dem Trägermaterial niederschlägt. Während der Plasmaabscheidung lagern sich zudem Wasserstoffatome an, die überhaupt erst die Nutzung ermöglichen. Die Dotierung erfolgt während des Abscheidens durch Beifügung entsprechender Dotiergase.

Vorteil von amorphen Silizium-Solarzellen

Ein grosser Vorteil von amorphem Silizium ist vor allem die kostengünstige Fertigungsmethode. Die Abscheidung von amorphem Silizium auf verschiedene Trägermaterialien ist deutlich preiswerter als die Wafer-Herstellung bei mono- oder polykristallinem Silizium. Vorteilhaft ist auch die hohe Photoempfindlichkeit, die auch bei geringen Schichtdicken gegeben ist. Entsprechende Solarmodule können daher auch bei diffusem Licht oder am frühen Morgen/späten Abend Energie erzeugen. Durch die niedrige Fertigungstemperatur ist es möglich, amorphes Silizium auf viele unterschiedliche Trägermaterialien aufzubringen.

Nachteil von amorphen Solarzellen

Ein wesentlicher Nachteil bei amorphem Silizium ist der begrenzte mögliche Strom durch die geringe Ladungsträgerbeweglichkeit. Solarmodule aus amorphem Silizium erzielen nur geringe Wirkungsgrade. Einer der grössten Nachteile von amorphem Silizium ist die starke Degradation. Amorphes Silizium verliert in den ersten rund 1.000 Betriebsstunden ein Viertel seines Wirkungsgrades. Diese Degradation sollte bei den Angaben in den Datenblättern der Dünnschichtmodule schon berücksichtigt sein.

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