Monokristalline Solarzellen

Kristalline Solarzellen werden aus dem Grundmaterial Silicium hergestellt – im Gegensatz zu bestimmten Dünnschicht- oder Farbstoffzellen.

Herstellung

Für die Herstellung monokristalliner Solarzellen wird Silicium geschmolzen und gereinigt. Aus dieser Schmelze wird dann ein Stab gezogen, der ein einheitliches Kristallgitter bildet, einen sogenannten Einkristall oder Monokristall. Diese Ingots werden anschließend in Scheiben gesägt: die Wafer. Wafer für monokristalline Solarzellen sind nur wenige Mikrometer dick. Der nächste Produktionsschritt umfasst die Reinigung der Waferoberfläche durch chemische Behandlungen. Da das Silicium schon während der Waferherstellung mit Bor dotiert wurde, muss nun noch für die andere Hälfte der Wafer eine Dotierung mit Phosphor stattfinden.

Vom Wafer zur monokristallinen Solarzelle

Nach der Waferherstellung wird mit den p- und n-dotierten Wafern eine Solarzelle aufgebaut, die wegen der geringen Verunreinigungen einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Bedingt durch das Herstellungsverfahren ist auch die maximale Größe einer monokristallinen Solarzelle festgelegt. Die Ingots werden in Durchmessern von 150, 200 und 300 mm hergestellt. Monokristalline Solarzellen sind aus zwei Gründen leicht zu erkennen: Durch die gleichmäßige Kristallstruktur erscheinen sie einheitlich dunkel, zudem sind sie nicht ganz quadratisch, weil sie ja aus runden Ingots gesägt werden und dadurch abgerundete Ecken haben.

Vorteile

Solarmodule, die mit monokristallinen Solarzellen bestückt sind, erreichen deutlich höherer Wirkungsgrade als andere Solarzellen. Unter Laborbedingungen wurden schon Wirkungsgrade von mehr als 20 % erzielt. Monokristalline Solarzellen sind also immer dann besonders sinnvoll, wenn auf einer geringen Fläche ein möglichst hoher Ertrag erzielt werden soll. Auch die einheitliche Optik wird von vielen als Vorteil geschätzt.

Nachteile

Solarmodule mit monokristallinen Solarzellen sind aufwendig in der Herstellung und das schlägt sich auch im Preis nieder: Sie sind deutlich teurer als andere Photovoltaik Module. Außerdem ist durch die energieintensive Fertigung auch die energetische Amortisation der Module mit monokristallinen Solarzellen schlechter als bei polykristallinen Zellen. Im Vergleich zu Dünnschichtzellen ist der Wirkungsgrad bei diffusem Licht deutlich geringer.