Halbleiter
Halbleiter sind Materialien, deren elektrische Leitfähigkeit gezielt beeinflusst werden kann, beispielsweise durch Licht, Temperatur oder das Einbringen bestimmter Fremdatome. In Solarzellen wird häufig Silizium eingesetzt. Absorbiertes Licht kann darin bewegliche Ladungsträger erzeugen. Der gezielte Aufbau der Solarzelle ermöglicht deren Trennung und Sammlung, sodass über angeschlossene Kontakte elektrischer Strom fließen kann.
Was bedeutet das in der Praxis?
Zellkonzepte wie TOPCon und HJT nutzen unterschiedliche Schicht- und Kontaktstrukturen, um elektrische Verluste zu verringern. Bei IBC-Zellen liegen beide Kontaktarten auf der Rückseite, wodurch metallische Kontakte auf der Vorderseite entfallen. Für die Modulauswahl zählt jedoch nicht allein die Technologiebezeichnung: Datenblätter zeigen, welche Nennleistung, welchen Wirkungsgrad und welches Temperaturverhalten das konkrete Produkt aufweist.
Ein einfaches Beispiel
Ein Solartaschenrechner wird von einer kleinen Solarzelle versorgt. Trifft ausreichend Licht auf deren Halbleitermaterial, entstehen bewegliche Ladungsträger. Die Solarzelle stellt dadurch elektrische Energie für den Betrieb bereit. Dasselbe Grundprinzip nutzen die Solarzellen einer PV-Anlage – dort werden viele Zellen zu Modulen zusammengeschaltet.
Vereinfachte Funktionsbeschreibung: Nicht das gesamte einfallende Licht wird in elektrische Energie umgewandelt. Unter anderem Reflexion, Wärmeentwicklung und Ladungsträgerverluste begrenzen den Wirkungsgrad.
Welche Faktoren spielen eine Rolle?
Material und Kristallqualität: Die Eigenschaften des Halbleiters beeinflussen die Lichtaufnahme und den Transport der Ladungsträger.
Schichtaufbau und Oberflächen: Dotierung und Passivierung helfen, Ladungsträger gezielt zu sammeln und unerwünschte Verluste zu reduzieren.
Kontakte und Betriebstemperatur: Kontaktgestaltung und elektrische Widerstände beeinflussen die nutzbare Leistung. Auch die Temperatur verändert das Verhalten der Solarzelle.
Silizium ist ein Halbleitermaterial. TOPCon, HJT und IBC bezeichnen dagegen Konzepte für den Aufbau beziehungsweise die Kontaktierung von Solarzellen.
Andere Begriffe dafür:
- Halbleitermaterial
- Halbleiterwerkstoff
- Halbleiterstoff
- Semiconductor