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.

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.

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. Sie sind daher das zentrale Element einer Solarzelle.

Um ihren Qualitätsansprüchen gerecht zu werden, haben viele Solarzellenhersteller in den frühen 2000er auf eine sogenannte vertikale Integration der Fertigung gesetzt, das heißt, sie haben die gesamte Wertschöpfungskette vom Silizium bis zur Solarzelle selbst übernommen.

Mit der starken Entwicklung und Produktion in China hat sich die Fertigung von Wafern und damit die Herstellung von Solarzellen dorthin konzentriert. Die meisten und günstigste Solarzellen kommen ausChina. Solarmodul-Hersteller weltweit beziehen zu einem Großteil ihre Solarzellen aus Fernost.