Vom Ingot zum Wafer

Wafer werden aus sogenannten Ingots geschnitten. Für deren Herstellung wird der Rohstoff Silizium geschmolzen und dann in verschiedenen Verfahren zu Blöcken weiterverarbeitet. Diese Blöcke werden Ingots genannt. Als Verfahren zur Herstellung von Ingots kommen verschiedene Schmelz- oder Gussverfahren infrage. Ingots sind entweder monokristallin oder polykristallin aufgebaut. Und daraus entstehen dann entweder monokristalline oder polykristalline Wafer und Solarzellen. Im ersten Fall besteht der Block aus einem Einkristall mit regelmäßiger Anordnung der Atome. Die monokristallinen Ingots sind zylinderförmig. Die Herstellung ist aufwendiger und teuer. Polykristalline Ingots lassen sich preiswerter und schneller herstellen, die Kristalle sind unregelmäßiger, ihre Form ist der Gießform entsprechend eckig.

Waferherstellung

Die Ingots sind das Ausgangsmaterial für die Wafer. Wafer werden aus den Ingots geschnitten, wozu diese in dünne Scheiben gesägt werden. Für Solarzellen werden die Ingots mit Drahtsägen in Wafer geschnitten, daher der Name für diesen Prozessschritt: Wafering. Die Wafer selbst sind zwischen 160 und 220 Mikrometer dick. Beim Sägen geht jedoch ein großer Teil des Materials als Sägeabfall verloren, bis zu 50 Prozent. Bei den runden Ingots müssen zudem die Kanten abgesägt werden, damit möglichst viele Wafer in ein Solarmodul hineinpassen.

Weiterverarbeitung und Funktion der Wafer

In vielen weiteren Verarbeitungsschritten werden die Wafer dann gereinigt und poliert. Um eine Solarzelle zu produzieren, werden die Wafer dann texturiert, beschichtet und bedruckt. Die Wafer enthalten das Halbleitermaterial der Photozelle, das heißt: ohne Wafer findet kein photovoltaischer Effekt statt. Sie sind daher das zentrale Element einer Solarzelle.

Solarzellenhersteller und Waferfertigung

Aufgrund der großen Nachfrage und auch, um ihren Qualitätsansprüchen gerecht zu werden, haben viele Solarzellenhersteller auf eine sogenannte vertikale Integration der Fertigung gesetzt, das heißt, sie haben die gesamte Wertschöpfungskette vom Silizium bis zur Solarzelle selbst übernommen. Dieser Trend ist aber wieder rückläufig, weil die Preise für Wafer wegen weltweiter Überkapazitäten stark gefallen sind.