Kristallines Silizium ist eines der am häufigsten verwendeten Materialien bei der Herstellung von Photovoltaikzellen , die eine Schlüsselrolle bei der Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität spielen. Diese Substanz kommt in zwei Hauptformen vor:
Monokristallines Silizium (Mono-Si): Besteht aus einer einzigen kristallinen Struktur, die in einem speziellen Verfahren hergestellt wird.
Eigenschaften: Hohe Effizienz, einheitliches Erscheinungsbild, lange Lebensdauer.
Polykristallines Silizium (Poly-Si): Besteht aus mehreren kristallinen Körnern, die ein unregelmäßiges Muster bilden.
Merkmale: Niedrigere Produktionskosten, etwas geringere Effizienz.
Wie funktioniert kristallines Silizium in Solarzellen?
Das grundlegende Funktionsprinzip kristalliner Silizium -Photovoltaikzellen ist der Photovoltaikeffekt.
Absorption von Lichtenergie: Die Energie der Sonnenstrahlung erreicht die Siliziumschichten, wo die Photonen die Elektronen der Kristallstruktur anregen.
Erzeugung freier Ladungen: Angeregte Elektronen werden in kristallinem Silizium zu frei beweglichen Ladungen.
Erzeugung eines elektrischen Stroms : Durch die Bewegung von Elektronen und positiven Ladungen (Löchern) wird ein elektrischer Strom erzeugt, der in einem Stromkreis genutzt werden kann.
Vorteile kristalliner Silizium-Solarzellen
Hoher Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad monokristalliner Zellen liegt oft über 20 %, während polykristalline Zellen nahezu denselben Wert erreichen können.
Lange Lebensdauer: Solarzellen auf Basis kristallinen Siliziums können eine Lebensdauer von bis zu 25–30 Jahren haben, bei nur minimaler Leistungsminderung.
Stabile Leistung: Kristalline Siliziumzellen arbeiten unter verschiedenen Umgebungsbedingungen zuverlässig.
Breite Anwendung: Weit verbreitet in privaten, gewerblichen und industriellen Solarstromsystemen.
Kostensenkung: In den letzten Jahren ist der Preis für kristalline Siliziumzellen aufgrund von Fortschritten in der Fertigungstechnologie deutlich gesunken.
Vergleich von monokristallinem und polykristallinem Silizium
| Eigentum | Monokristallines Silizium | Polykristallines Silizium |
|---|---|---|
| Effizienz | Hoch (20-22%) | Mittel (16-20%) |
| Produktionskosten | Höher | Untere |
| Aussehen | Uniform, schwarz | Bläulicher Farbton, unregelmäßig |
| Leistung bei Hitze | Rechts | Weniger wirksam bei hohen Temperaturen |
| Anwendungsgebiet | Wohn- und Hochleistungssysteme | Wirtschaftliche Installationen |
Entwicklungen und Vision
Die Entwicklung kristalliner Siliziumzellen schreitet voran: Effizientere Zellen, dünnere Siliziumschichten.
Hybridtechnologien: Zum Beispiel PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) oder Tandemzellen, die den Wirkungsgrad steigern.
Umweltfreundliche Prozesse: Recyclingmöglichkeiten, nachhaltigere Produktionsprozesse.
Zusammenfassung
Kristallines Silizium ist die Grundlage der Photovoltaik-Technologie und sorgt für hohe Effizienz, Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer. Kostensenkungen und technologische Innovationen der letzten Jahre haben die Verfügbarkeit von Solarmodulen weiter erhöht und zum Aufstieg erneuerbarer Energiequellen beigetragen. Kristallines Silizium spielt eine Schlüsselrolle bei der Schaffung einer nachhaltigen Zukunft.