Solarzellenproduktion verstehen: Typen und Anwendungen

Solarzellen, von winzigen kristallinen Siliziumpaneelen, die Uhren und kleine Elektronik mit Strom versorgen, bis hin zu großen Solarmodul-Arrays, die Haushalte und Stromnetze mit Strom versorgen, werden seit Jahrzehnten eingesetzt. Die Bedürfnisse eines bestimmten Solargeräts bestimmen die Art des verwendeten Moduls und die Mittel der Solarzellenproduktion. Kleine Geräte wie Taschenrechner können mit Strom aus kleinen Zellen betrieben werden, während Solarkraftwerke große, starre Dünnschichtmodule nutzen, um Solarenergie zu sammeln. Die Notwendigkeit, Solarmodule an unebene Oberflächen zu befestigen, wie die Außenseite eines solarbetriebenen Autos, kann mit flexiblen Dünnschichtmodulen erfüllt werden.

Kristalline Siliziummodule

Photovoltaische kristalline Zellen bestehen aus dünnen Kristallstreifen. Diese Zellen können entweder aus einer monokristallinen Quelle (bei der ein einzelner Kristall verwendet wird) oder einer multikristallinen Quelle (bei der die Materialien aus einer Verbindung vieler Kristalle stammen) hergestellt werden, aber am häufigsten werden sie aus Silizium hergestellt. 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.

Starre Dünnschichtmodule

Starre Dünnschicht-Solarzellen werden zusammen mit dem Modul hergestellt, das sie enthalten wird, wodurch ein einteiliges, umfassendes Solarmodul entsteht. Die Zellen selbst werden direkt auf Glas hergestellt, mit eingebauten elektrischen Verbindungen, und dann zwischen der ersten Glasplatte und einer weiteren Platte zusammen mit einem Einkapselungsmittel geschichtet. Die Zellen, die starre Dünnschichtmodule bilden, sind die am häufigsten verwendeten aller Solarzellentypen und sind sowohl in großen Solarenergieanlagen als auch in häuslichen Photovoltaiksystemen zu sehen.

Flexible Dünnschichtmodule

Der Prozess zur Herstellung flexibler Dünnschichtmodule ist ähnlich dem für starre Dünnschichtmodule, aber es wird kein Glas verwendet. Alle Schichten der Zelle werden auf ein flexibles Material aus Polyester, Polyimid-Folie oder dünnen, flexiblen leitfähigen Metallen abgeschieden. Ein farbloses Fluoridpolymer wird auf die Vorderseite der Zelle laminiert und ein Polymer auf die Rückseite aufgetragen, um die Haftung mit der Oberfläche zu fördern, an der die flexiblen Module angebracht werden sollen.