Amorphes Silizium

Dass viele Halbleitertechnologien auf dem Halbmetall Silizium basieren, dürfte vielen bereits bekannt sein, jedoch gibt es in der Photovoltaiktechnologie beim Einsatz in Solarzellen Unterschiede in der Art des Rohstoffs. Es gibt drei verschiedene Arten Silizium, die in Solarzellen eingesetzt werden. Neben den mono- und polykristallinen Varianten ist besonders das amorphe Silizium interessant. Das amorphe Halbmetall wird vorwiegend in Dünnschichtmodulen verwendet. Diese Solarmodule werden nur als Schicht auf die betreffende Oberfläche aufgedampft. Durch den dadurch geringen Materialeinsatz sind diese Solarzellen nicht nur besonders flach und flexibel, sondern extrem kostengünstig in der Herstellung, was sich für den Endkunden bemerkbar macht.

Dünnschichtmodule auf Basis amorphen Siliziums sind besonders flexibel und leicht zu transportieren. Im Gegensatz zu den mono- und polykristallinen Varianten haben sie jedoch nur einen Wirkungsgrad von bis zu 10 Prozent. Den Mangel am geringen Wirkungsgrad machen Solarmodule auf Basis amorphen Siliziums jedoch teilweise dadurch wett, dass selbst bei schattigem oder diffusem Licht noch leistungsfähigen Output liefern.

Diese besondere Siliziumform wird hergestellt, indem eine extrem dünne Schicht des Halbmetalls auf die zu verwendende Trägeroberfläche aufgedampft wird. Diese Siliziumschicht ist dann so dünn, dass sie auf dem Trägermedium nicht auffällt, da es sich um dicken im Mikrometerbereich handelt. Die Industrie kennt inzwischen mehrere Wege, um Silizium auf eine Trägeroberfläche aufzubringen. Unter anderem wird das Vakuumaufdampfen, die Kathodenzerstäubung oder die Gasphasenabscheidung (chemical vapor deposition) angewendet. Letztere Methode ist heute am verbreitetsten und macht sich inzwischen plasmagetützte Technologien zu Nutze (plasmaunterstütze Gasphasenabscheidung, kurz PECVD). Das Plasma scheidet zuvor behandeltes, siliziumreiches Gas ab, sodass sich das gasförmige Halbmetall dann im gewünschten amorphen Dampfzustand auf das Trägermedium unmittelbar als Niederschlag gleichmäßig absetzt. Um das Silizium ansteuern zu können, muss es dotiert werden. Hierfür werden während des Niederschlagens passende Dotiergase hinzugegeben. Meistens lagert sich hier Wasserstoff in geringen Mengen als Dotiermaterial an, um die Leitfähigkeit des Siliziums beliebig zu ändern.

 

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