Elektrizität aus Sonnenlicht

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IMTEK Institut für Mikrosystemtechnik Albert-Ludwigs-Universität

Alle heute verwendeten Silizium-Solarzellen basieren auf dieser Entwicklung und dem dahinterstehenden Prinzip. Für Anwendungen werden mehrere Solarzellen zu Modulen kombiniert, da die Strommenge einer einzelnen Solarzelle nicht ausreicht. Dabei kommt es in Modulen gegenüber einzelnen Solarzellen in der Regel zu einer Verringerung des Wirkungsgrades. Kristalline Solarzellen werden auch als Solarzellen der ersten Generation bezeichnet. Durch die Verwendung reineren Siliziums und optimierter Dotierungsmittel konnte die Effizienz der kristallinen Silizium-Solarzellen mit Wirkungsgraden bis zu 20 Prozent gesteigert werden. In den darauffolgenden 80er und 90er Jahren des letzten Jahrhunderts wurden zusätzlich zu den kristallinen Solarzellen der ersten Generation neuere Solarzellentypen entwickelt, die im folgenden vorgestellt werden. Nach wie vor basiert aber der Großteil der verwendeten Solarzellen auf herkömmlichen kristallinem Silizium wie man sie in der Regel auf Hausdächern findet (s. Abb. 3a). Für großtechnisch angefertigte Solarzellen erreicht man in der Regel heute bei Zellen aus monokristallinem Silizium Wirkungsgrade von 14 bis 17 Prozent (beste Zelle im Labor > 24 Prozent) und bei Zellen aus polykristallinem Silizium Wirkungsgrade von 13 bis 15 Prozent (im Labor 18 Prozent).

Solarzellen der zweiten Generation

Als Solarzellen der zweiten Generation werden die so genannten Dünnschichtsolarzellen bezeichnet. Sie sind gegenüber den kristallinen Silizium-Solarzellen um mindestens den Faktor 100 dünner. Die lichtabsorbierende Schicht ist hier entweder amorphes Silizium oder direkte Halbleitermaterialien wie Galliumarsenid (GaAs), Cadmiumtellurid (CdTe) oder Kupfer-Indium-Gallium-Schwefel-Selen-Verbindungen (CIGS bzw. CIS). Diese können direkt aus der Gasphase auf ein beliebiges Trägermaterial aufgebracht werden. Das Hauptziel der Entwicklung von Dünnschichtsolarzellen war es, die Material- und Herstellungskosten für Solarzellen zu reduzieren.

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