Solarmodul-Materialien: Ein umfassender Leitfaden

Die beiden primären Komponenten eines Solarmoduls sind die Solarzellen und das Gehäuse oder der Rahmen, der das Modul enthält. Die Zusammensetzung von Solarzellen kann je nach Leistungsanforderungen und Anwendungen variieren, ebenso wie die Zusammensetzung des restlichen Moduls. Einige Faktoren, die die für die Herstellung eines Solarmoduls verwendeten Materialien bestimmen, sind verfügbare Oberfläche, Größe und Design des solarbetriebenen Geräts, für das sie hergestellt werden.

Kristalline Siliziumpaneele

Für diese Zellen werden dünne Kristallstreifen verwendet, die meist aus Silizium hergestellt werden. Der Siliziumstreifen wird mit einer Diffusion von n-Dotierstoffen behandelt, um eine lichtreaktive Komponente direkt unter seiner Oberfläche zu erzeugen, und dann mit einer entspiegelnden Schicht beschichtet, um sein Potenzial zur Absorption von Energie aus Sonnenlicht zu maximieren. Diese Schicht besteht meist aus Siliziumnitrid, aber in älteren Zellen wurde sie auch mit Titandioxid hergestellt.

Dünnschichtpaneele

Dünnschichtpaneele befestigen sehr dünne Solarzellenkomponenten aus Silizium oder Kupfer an einem Trägermaterial. Das Trägermaterial kann starr sein, wie bei Glas-Substraten, oder aus flexiblen Materialien wie Polyestern oder Polyimid-Folie bestehen. Die Verbindungspunkte zwischen den Zellen und dem Rest des Solarkollektorsystems werden zusammen mit den Zellen und dem Substrat geschichtet. Eine zweite Folie, typischerweise Glas bei starren Paneelen oder transparente Fluorpolymere bei flexiblen Systemen, wird über das Substrat und die Kollektorschicht gelegt. Bei flexiblen Paneelen können Polymere auf der Rückseite für direkte Haftung an Solargeräten aufgetragen werden. Bei starren Paneelen wird das Paneel in einen Rahmen eingebaut, der in ein Solarkollektorsystem passt.

Modulgehäuse-Strukturen

Unabhängig von der Art müssen alle Solarmodule untergebracht, gestützt und auf Lichtquellen ausgerichtet werden. Bei kleinen Elektronikgeräten wird der Körper des Geräts als Modulgehäuse verwendet. Ein Beispiel für diese Art von Gehäuse ist bei solarbetriebenen Taschenrechnern zu sehen, wo ein kleiner Array kristalliner Siliziumpaneele in den Körper des Taschenrechners eingebaut ist, typischerweise über dem Displaybildschirm. Viel größere Dünnschichtpaneele können sich biegen und um die Oberfläche des Geräts, das sie mit Strom versorgen, wickeln. Dieses Gerät dient dann als primäre Stützstruktur für seine Solarmodule, wie es bei der Oberfläche eines solarbetriebenen Autos der Fall ist. Starre Dünnschichtpaneele sind in Strukturen integriert, die Kunststoff-, Glasfaser- und Metallteile enthalten können, um einen Stützrahmen zu erstellen. Diese Rahmen können auch beweglich sein, was eine manuelle oder automatisierte Umleitung der Paneele ermöglicht, um optimale Mengen an Solarenergie einzufangen und umzuwandeln.