Amorphes Silizium a-Si:H

 

a-Si:H

 
 

Amorphes Silizium mit Wasserstoff

Amorphes Silizium

© Sallenbuscher – Fotolia.com

Amorphes Silizium ist das Baumaterial der amorphen Solarzelle in der DĂŒnnschicht-Photovoltaik.

Reines amorphes Silizium a-Si (ohne H) reagiert aufgrund der Vielzahl an offenen – und daher reaktionsfreudigen – chemischen Bindungen schnell mit umgebenden Materialien. In anderen Worten formuliert: Reines amorphes Silizium hat keine hohe Lebensdauer.

Werden die Bindungen von a-Si jedoch mit Wasserstoff (chemisch H) abgesĂ€ttigt (“hydrogeniert"), entsteht das weniger reaktionsfreudige hydrogenierte amorphe Silizium a-Si:H.
Dieses zerfÀllt nicht im selben Tempo wie das unabgesÀttigte amorphe Silizium: Die Leistung der betreffenden Solarzelle ist stabiler.

Amorphes Silizium oder herkömmliche Wafer-Solarzellen fĂŒr Ihr Dach?
Zur individuellen Berechnung




Amorphes Silizium in der Photovoltaik

Eingesetzt wird a-Si:H als Halbleitermaterial in mikrometerdĂŒnnen Schichten, die bei der Produktion von DĂŒnnschicht-Solarzellen auf metallische oder GlasuntergrĂŒnde aufgedampft werden (meist ĂŒber Gasabscheidung).
Halbleiter deshalb, weil es sich bei ihnen um Materialien handelt, die ihre LeitfÀhigkeit in AbhÀngigkeit von der Temperatur und insbesondere der Lichteinstrahlung Àndern.
Letzteres nutzt man in der Solarzelle, um die Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Die Energiepakete des Sonnenlichts (Photonen) stoßen einzelne Elementarteilchen (Elektronen) aus ihren festen Bindungen im Kristallgitter der Halbleiter. Genauer gesagt, sie geben ihre Energie an die Elektronen ab – und diese, auf diese Art energetisiert, lösen sich aus der atomaren Bindung. Sie beginnen zu fließen – zum Beispiel zu den Metallkontakten an der Zellenoberseite. Dieser gerichtete Fluss von Elektronen aber ist nichts anderes als elektrische Energie, also Strom.
Überdies können die elektrischen Eigenschaften von Halbleitern durch Beimengung von Fremdatomen (Dotierung) systematisch verĂ€ndert werden. Auch diese QualitĂ€t macht man sich in der Photovoltaik zu nutze: und zwar beim photoelektrischen Effekt (siehe dazu im Detail unseren Text zum Funktionsprinzip der Solarzelle).

Die dĂŒnnen Schichten des hydrogenierten amorphen Siliziums sind bis zum Faktor 100 mal dĂŒnner als das Silizium in kristallinen “Dickschichten" konventioneller Solarzellen – hierdurch wird nicht allein an Material gespart. Im Gegensatz zu der komplexeren Herstellungsweise von konventionellen polykristallinen Dickschicht-Solarzellen – ĂŒber Blockguss oder Bridgman-Verfahren, ZersĂ€gen in Wafer und Zuschneiden von Solarzellen – ist auch die Herstellung von amorphen (DĂŒnnschicht-)Solarzellen aus a-Si:H durch das Aufdampfen des Siliziums kostengĂŒnstiger.




Weitere Vorteile des wasserstoffabgesÀttigten amorphen Silizums

Die Absorption des Sonnenlichts ist bei a-Si:H zudem hocheffizient, daher liegt der Wirkungsgrad von DĂŒnnschichtzellen, die aus a-Si:H aufgebaut sind, mit 9-11% in der industriellen Fertigung (bei Laborversuchen wurden bereits Wirkungsgrade von 21% erreicht) nur leicht unter dem Wirkungsgrad von monokristallinen Silizium-Dickschichtzellen, die ca. 19-21% (in Laborversuche 25%) erreichen.
Andererseits sind DĂŒnnschicht-Solarzellen aus amorphem Silizium mit Wasserstoff-AbsĂ€ttigung resistenter gegenĂŒber Verschattungen oder Teilverschattungen, sie können auch diffuses Licht besser zur Solarstromproduktion nutzen. Besonders sinnvoll ist ihr Einsatz daher auf Nordseiten von GebĂ€uden, auf DĂ€chern mit Schornstein- oder Stromleitungsverschattungen oder auf bzw. an GebĂ€uden, bei denen im Lauf des Tages beispielsweise Baumschatten hindurchziehen.

Unter den zu diesem Zweck produzierten und eingesetzten DĂŒnnschicht-Modulen aus amorphem Silizium ist das mit Wasserstoff abgesĂ€ttigte a-Si:H daher ein bevorzugtes Herstellungs-Material.

Solarzellen im Zusammenspiel

Zur individuellen Berechnung

Amorphes Silizium mit Wasserstoff

Amorphes Silizium

© Sallenbuscher – Fotolia.com

Amorphes Silizium ist das Baumaterial der amorphen Solarzelle in der DĂŒnnschicht-Photovoltaik.

Reines amorphes Silizium a-Si (ohne H) reagiert aufgrund der Vielzahl an offenen – und daher reaktionsfreudigen – chemischen Bindungen schnell mit umgebenden Materialien. In anderen Worten formuliert: Reines amorphes Silizium hat keine hohe Lebensdauer.

Werden die Bindungen von a-Si jedoch mit Wasserstoff (chemisch H) abgesĂ€ttigt (“hydrogeniert"), entsteht das weniger reaktionsfreudige hydrogenierte amorphe Silizium a-Si:H.
Dieses zerfÀllt nicht im selben Tempo wie das unabgesÀttigte amorphe Silizium: Die Leistung der betreffenden Solarzelle ist stabiler.

Amorphes Silizium oder herkömmliche Wafer-Solarzellen fĂŒr Ihr Dach?
Zur individuellen Berechnung




Amorphes Silizium in der Photovoltaik

Eingesetzt wird a-Si:H als Halbleitermaterial in mikrometerdĂŒnnen Schichten, die bei der Produktion von DĂŒnnschicht-Solarzellen auf metallische oder GlasuntergrĂŒnde aufgedampft werden (meist ĂŒber Gasabscheidung).
Halbleiter deshalb, weil es sich bei ihnen um Materialien handelt, die ihre LeitfÀhigkeit in AbhÀngigkeit von der Temperatur und insbesondere der Lichteinstrahlung Àndern.
Letzteres nutzt man in der Solarzelle, um die Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Die Energiepakete des Sonnenlichts (Photonen) stoßen einzelne Elementarteilchen (Elektronen) aus ihren festen Bindungen im Kristallgitter der Halbleiter. Genauer gesagt, sie geben ihre Energie an die Elektronen ab – und diese, auf diese Art energetisiert, lösen sich aus der atomaren Bindung. Sie beginnen zu fließen – zum Beispiel zu den Metallkontakten an der Zellenoberseite. Dieser gerichtete Fluss von Elektronen aber ist nichts anderes als elektrische Energie, also Strom.
Überdies können die elektrischen Eigenschaften von Halbleitern durch Beimengung von Fremdatomen (Dotierung) systematisch verĂ€ndert werden. Auch diese QualitĂ€t macht man sich in der Photovoltaik zu nutze: und zwar beim photoelektrischen Effekt (siehe dazu im Detail unseren Text zum Funktionsprinzip der Solarzelle).

Die dĂŒnnen Schichten des hydrogenierten amorphen Siliziums sind bis zum Faktor 100 mal dĂŒnner als das Silizium in kristallinen “Dickschichten" konventioneller Solarzellen – hierdurch wird nicht allein an Material gespart. Im Gegensatz zu der komplexeren Herstellungsweise von konventionellen polykristallinen Dickschicht-Solarzellen – ĂŒber Blockguss oder Bridgman-Verfahren, ZersĂ€gen in Wafer und Zuschneiden von Solarzellen – ist auch die Herstellung von amorphen (DĂŒnnschicht-)Solarzellen aus a-Si:H durch das Aufdampfen des Siliziums kostengĂŒnstiger.




Weitere Vorteile des wasserstoffabgesÀttigten amorphen Silizums

Die Absorption des Sonnenlichts ist bei a-Si:H zudem hocheffizient, daher liegt der Wirkungsgrad von DĂŒnnschichtzellen, die aus a-Si:H aufgebaut sind, mit 9-11% in der industriellen Fertigung (bei Laborversuchen wurden bereits Wirkungsgrade von 21% erreicht) nur leicht unter dem Wirkungsgrad von monokristallinen Silizium-Dickschichtzellen, die ca. 19-21% (in Laborversuche 25%) erreichen.
Andererseits sind DĂŒnnschicht-Solarzellen aus amorphem Silizium mit Wasserstoff-AbsĂ€ttigung resistenter gegenĂŒber Verschattungen oder Teilverschattungen, sie können auch diffuses Licht besser zur Solarstromproduktion nutzen. Besonders sinnvoll ist ihr Einsatz daher auf Nordseiten von GebĂ€uden, auf DĂ€chern mit Schornstein- oder Stromleitungsverschattungen oder auf bzw. an GebĂ€uden, bei denen im Lauf des Tages beispielsweise Baumschatten hindurchziehen.

Unter den zu diesem Zweck produzierten und eingesetzten DĂŒnnschicht-Modulen aus amorphem Silizium ist das mit Wasserstoff abgesĂ€ttigte a-Si:H daher ein bevorzugtes Herstellungs-Material.

Solarzellen im Zusammenspiel

Zur individuellen Berechnung

Amorphes Silizium mit Wasserstoff

Amorphes Silizium

© Sallenbuscher – Fotolia.com

Amorphes Silizium ist das Baumaterial der amorphen Solarzelle in der DĂŒnnschicht-Photovoltaik.

Reines amorphes Silizium a-Si (ohne H) reagiert aufgrund der Vielzahl an offenen – und daher reaktionsfreudigen – chemischen Bindungen schnell mit umgebenden Materialien. In anderen Worten formuliert: Reines amorphes Silizium hat keine hohe Lebensdauer.

Werden die Bindungen von a-Si jedoch mit Wasserstoff (chemisch H) abgesĂ€ttigt (“hydrogeniert"), entsteht das weniger reaktionsfreudige hydrogenierte amorphe Silizium a-Si:H.
Dieses zerfÀllt nicht im selben Tempo wie das unabgesÀttigte amorphe Silizium: Die Leistung der betreffenden Solarzelle ist stabiler.

Amorphes Silizium oder herkömmliche Wafer-Solarzellen fĂŒr Ihr Dach?
Zur individuellen Berechnung




Amorphes Silizium in der Photovoltaik

Eingesetzt wird a-Si:H als Halbleitermaterial in mikrometerdĂŒnnen Schichten, die bei der Produktion von DĂŒnnschicht-Solarzellen auf metallische oder GlasuntergrĂŒnde aufgedampft werden (meist ĂŒber Gasabscheidung).
Halbleiter deshalb, weil es sich bei ihnen um Materialien handelt, die ihre LeitfÀhigkeit in AbhÀngigkeit von der Temperatur und insbesondere der Lichteinstrahlung Àndern.
Letzteres nutzt man in der Solarzelle, um die Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln. Die Energiepakete des Sonnenlichts (Photonen) stoßen einzelne Elementarteilchen (Elektronen) aus ihren festen Bindungen im Kristallgitter der Halbleiter. Genauer gesagt, sie geben ihre Energie an die Elektronen ab – und diese, auf diese Art energetisiert, lösen sich aus der atomaren Bindung. Sie beginnen zu fließen – zum Beispiel zu den Metallkontakten an der Zellenoberseite. Dieser gerichtete Fluss von Elektronen aber ist nichts anderes als elektrische Energie, also Strom.
Überdies können die elektrischen Eigenschaften von Halbleitern durch Beimengung von Fremdatomen (Dotierung) systematisch verĂ€ndert werden. Auch diese QualitĂ€t macht man sich in der Photovoltaik zu nutze: und zwar beim photoelektrischen Effekt (siehe dazu im Detail unseren Text zum Funktionsprinzip der Solarzelle).

Die dĂŒnnen Schichten des hydrogenierten amorphen Siliziums sind bis zum Faktor 100 mal dĂŒnner als das Silizium in kristallinen “Dickschichten" konventioneller Solarzellen – hierdurch wird nicht allein an Material gespart. Im Gegensatz zu der komplexeren Herstellungsweise von konventionellen polykristallinen Dickschicht-Solarzellen – ĂŒber Blockguss oder Bridgman-Verfahren, ZersĂ€gen in Wafer und Zuschneiden von Solarzellen – ist auch die Herstellung von amorphen (DĂŒnnschicht-)Solarzellen aus a-Si:H durch das Aufdampfen des Siliziums kostengĂŒnstiger.




Weitere Vorteile des wasserstoffabgesÀttigten amorphen Silizums

Die Absorption des Sonnenlichts ist bei a-Si:H zudem hocheffizient, daher liegt der Wirkungsgrad von DĂŒnnschichtzellen, die aus a-Si:H aufgebaut sind, mit 9-11% in der industriellen Fertigung (bei Laborversuchen wurden bereits Wirkungsgrade von 21% erreicht) nur leicht unter dem Wirkungsgrad von monokristallinen Silizium-Dickschichtzellen, die ca. 19-21% (in Laborversuche 25%) erreichen.
Andererseits sind DĂŒnnschicht-Solarzellen aus amorphem Silizium mit Wasserstoff-AbsĂ€ttigung resistenter gegenĂŒber Verschattungen oder Teilverschattungen, sie können auch diffuses Licht besser zur Solarstromproduktion nutzen. Besonders sinnvoll ist ihr Einsatz daher auf Nordseiten von GebĂ€uden, auf DĂ€chern mit Schornstein- oder Stromleitungsverschattungen oder auf bzw. an GebĂ€uden, bei denen im Lauf des Tages beispielsweise Baumschatten hindurchziehen.

Unter den zu diesem Zweck produzierten und eingesetzten DĂŒnnschicht-Modulen aus amorphem Silizium ist das mit Wasserstoff abgesĂ€ttigte a-Si:H daher ein bevorzugtes Herstellungs-Material.

Solarzellen im Zusammenspiel

Zur individuellen Berechnung