Photovoltaik-Herstellung

 

Photovoltaik-Herstellung

 
 

Schritt für Schritt: Die solare Wertschöpfungskette – vom Sand zur Photovoltaikanlage

Photovoltaik-Herstellung

© www.solarworld.de

Die Photovoltaik-Her­stel­lung um­fasst die Fer­tigungs­strecke – die photovoltaische Wertschöpfungskette – vom Aus­gangs­produkt Quarz­sand bis zur Aus­lie­fe­rung und Mon­tage von PV-Systemen.

In der kri­stal­linen Pho­to­voltaik und in der Dünn­schicht-Techno­logie um­fasst die Photo­vol­taik-Herstel­lung unter­schied­liche Schritte.
Wenn Sie es im Detail genauer wissen wollen, folgen Sie einfach den Links!

Interessieren Sie sich für eine Photovoltaikanlage auf Ihrem Dach?
Zur individuellen Berechnung




Photovoltaik-Herstellung in der kristallinen Photovoltaik

In der mit kristallinen Solarzellen arbeitenden, typischen Aufdach-Solarstromerzeugung umfasst die Photovoltaik-Herstellung die folgenden Stufen:

  • Bereitstellung des Ausgangsproduktes: Aus Quarzsand wird Silizium gewonnen.
  • Das Polysilizium wird geschmolzen, gereinigt, ggf. angereichert (“dotiert“) und zu Ingots, d.h. Halbleiter-Barren gegossen bzw. – in der monokristallinen Technologie (vorwiegend im Czochralsky-Verfahren) – gezogen.
  • Aus den Ingots werden – meist mit der Drahtsäge – Mikrometer-dünne Wafer gesägt.
  • Vorletzter Schritt der Photovoltaik-Herstellung: Die Solarzelle

    © www.solarworld.de

  • Die Wafer werden schonend in Form geschnitten und zu Solarzellen verbaut.
  • Die Solarzellen werden zusammengefasst, verschaltet und gerahmt in Photovoltaik­modulen.
  • Zusammengeschaltete Photovoltaikmodule ergeben die Photovoltaikgeneratoren, neben dem Wechselrichter eines der beiden Herzstücke der Photovoltaikanlage.
  • Die Generatoren werden mit multifunktionalen Wechselrichtern bzw. Zählern und Netzeinspeisegeräten, Verkabelung und Montagesystemen zu kompletten PV-Systemen zusammengefasst.

Schritt für Schritt: Die solare Wertschöpfungskette – vom Sand zur Photovoltaikanlage

Photovoltaik-Herstellung

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Die Photovoltaik-Her­stel­lung um­fasst die Fer­tigungs­strecke – die photovoltaische Wertschöpfungskette – vom Aus­gangs­produkt Quarz­sand bis zur Aus­lie­fe­rung und Mon­tage von PV-Systemen.

In der kri­stal­linen Pho­to­voltaik und in der Dünn­schicht-Techno­logie um­fasst die Photo­vol­taik-Herstel­lung unter­schied­liche Schritte.
Wenn Sie es im Detail genauer wissen wollen, folgen Sie einfach den Links!

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Photovoltaik-Herstellung in der kristallinen Photovoltaik

In der mit kristallinen Solarzellen arbeitenden, typischen Aufdach-Solarstromerzeugung umfasst die Photovoltaik-Herstellung die folgenden Stufen:

  • Bereitstellung des Ausgangsproduktes: Aus Quarzsand wird Silizium gewonnen.
  • Das Polysilizium wird geschmolzen, gereinigt, ggf. angereichert (“dotiert“) und zu Ingots, d.h. Halbleiter-Barren gegossen bzw. – in der monokristallinen Technologie (vorwiegend im Czochralsky-Verfahren) – gezogen.
  • Aus den Ingots werden – meist mit der Drahtsäge – Mikrometer-dünne Wafer gesägt.
  • Vorletzter Schritt der Photovoltaik-Herstellung: Die Solarzelle

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  • Die Wafer werden schonend in Form geschnitten und zu Solarzellen verbaut.
  • Die Solarzellen werden zusammengefasst, verschaltet und gerahmt in Photovoltaik­modulen.
  • Zusammengeschaltete Photovoltaikmodule ergeben die Photovoltaikgeneratoren, neben dem Wechselrichter eines der beiden Herzstücke der Photovoltaikanlage.
  • Die Generatoren werden mit multifunktionalen Wechselrichtern bzw. Zählern und Netzeinspeisegeräten, Verkabelung und Montagesystemen zu kompletten PV-Systemen zusammengefasst.

Schritt für Schritt: Die solare Wertschöpfungskette – vom Sand zur Photovoltaikanlage

Photovoltaik-Herstellung

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Die Photovoltaik-Her­stel­lung um­fasst die Fer­tigungs­strecke – die photovoltaische Wertschöpfungskette – vom Aus­gangs­produkt Quarz­sand bis zur Aus­lie­fe­rung und Mon­tage von PV-Systemen.

In der kri­stal­linen Pho­to­voltaik und in der Dünn­schicht-Techno­logie um­fasst die Photo­vol­taik-Herstel­lung unter­schied­liche Schritte.
Wenn Sie es im Detail genauer wissen wollen, folgen Sie einfach den Links!

Interessieren Sie sich für eine Photovoltaikanlage auf Ihrem Dach?
Zur individuellen Berechnung




Photovoltaik-Herstellung in der kristallinen Photovoltaik

In der mit kristallinen Solarzellen arbeitenden, typischen Aufdach-Solarstromerzeugung umfasst die Photovoltaik-Herstellung die folgenden Stufen:

  • Bereitstellung des Ausgangsproduktes: Aus Quarzsand wird Silizium gewonnen.
  • Das Polysilizium wird geschmolzen, gereinigt, ggf. angereichert (“dotiert“) und zu Ingots, d.h. Halbleiter-Barren gegossen bzw. – in der monokristallinen Technologie (vorwiegend im Czochralsky-Verfahren) – gezogen.
  • Aus den Ingots werden – meist mit der Drahtsäge – Mikrometer-dünne Wafer gesägt.
  • Vorletzter Schritt der Photovoltaik-Herstellung: Die Solarzelle

    © www.solarworld.de

  • Die Wafer werden schonend in Form geschnitten und zu Solarzellen verbaut.
  • Die Solarzellen werden zusammengefasst, verschaltet und gerahmt in Photovoltaik­modulen.
  • Zusammengeschaltete Photovoltaikmodule ergeben die Photovoltaikgeneratoren, neben dem Wechselrichter eines der beiden Herzstücke der Photovoltaikanlage.
  • Die Generatoren werden mit multifunktionalen Wechselrichtern bzw. Zählern und Netzeinspeisegeräten, Verkabelung und Montagesystemen zu kompletten PV-Systemen zusammengefasst.
 

Blockguss und Bridgman-Verfahren

Bei der Herstellung polykristalliner Ingots wird das erhitzte und geschmolzene Silizium mit zwei verschiedenen Verfahren aus der Schmelze zu Barren zu geformt.
Um die erforderliche Reinheit für Solarzellen zu erhalten, wird das Rohsilizium zu Beginn der Photovoltaik-Herstellung geschmolzen und aufwendig gefiltert bzw. gewaschen. Im nächsten Schritt wird es im Blockguss oder Bridgman-Verfahren weiterverarbeitet.

Der Blockguss

Im Blockguss-Verfahren wird das Silizium im Schmelztiegel durch Erhitzen verflüssigt und in einen zweiten Tiegel umgegossen, in dem das Halbleitermaterial kontrolliert schichtweise abkühlt.

Aus den erstarrten Ingots werden im nächsten Schritt die polykristallinen Silizium-Wafer gesägt, aus denen Solarzellen bestehen.

Das Bridgman-Verfahren

Im Bridgman-Verfahren (nicht: Bridgman-Stockbarger-Methode – mit dieser werden Einkristalle hergestellt) wird die Schmelzzone schichtweise von unten nach oben durch den Tiegel gefahren – das Rohsilizium wird dabei in Schichten geschmolzen und kontrolliert wieder abgekühlt.
Das Silizium erstarrt dabei Schicht über Schicht – hierbei bilden sich großflächige gleichgerichtete Kristallgitter, die den Wirkungsgrad gegenüber kleineren Kristallflächen erhöhen, da weniger Störzonen zwischen den Kristallen entstehen.

Das Czochralski-Verfahren

Zwischenschritt der Photovoltaik Herstellung: Der Ingot

© Stahlkocher/Wikipedia

In der Photovoltaik-Herstellung kristalliner Solarzellen spielt ein drittes Verfahren eine wesentliche Rolle. Das Czochralsky-Verfahren ist etwas aufwendiger und daher teurer als Blockguss und Bridgman-Verfahren, erzeugt aber anstelle polykristalliner Wafer die reineren, effizienteren monokristallinen Ingots.

Im Czochralski-Verfahren (nach Jan Czochralski, 1885-1953, der das Verfahren 1916 entdeckte) wird das geschmolzene Halbleitermaterial in einem Tiegel bei einer Temperatur dicht über dem Schmelzpunkt gehalten: Die Schmelze ist bei dieser Temperatur zäh und von hoher Viskosität.
Ein kristalisierter “Impfkeim" wir in die Schmelze eingetaucht. Durch langsames Drehen und Heben lagert er einen dünnen Filme von Material an, der dabei auskühlt. Dieses Auskühlen lässt das Material erstarren – dabei setzt es die kristalline Form des Impfkeims fort – ein künstlich gezüchteter Einkristall entsteht.

Im Czochralski-Verfahren gezogene monokristalline Ingots werden in Form charakteristischer Zylinder ausgeliefert, auf denen ein kegelförmiger Kopf mit geschwungenen Stufen aufsitzt.

Photovoltaik-Herstellung: Die Dünnschicht-Technologie

In der Dünnschicht-Technologie stellt sich die integrierte Wertschöpfungskette der Photovoltaik-Herstellung etwas kürzer dar:

  • Bereitstellung verschiedener Materialien: Z.B. Gewinnung amorphen Siliziums aus Quarzsand
  • Produktion der amorphen Solarzelle bzw. des Dünnschichtmoduls: Aufbringen (z.B. Aufdampfen) der Materialien auf den Folienuntergrund: Besonders für diesen komplexen, mehrschrittigen Prozess sind inzwischen verschiedenste Technologien entwickelt worden.
  • Zusammenfassung in PV-Systemen.

Solarzellen im Zusammenspiel

Zur individuellen Berechnung

Blockguss und Bridgman-Verfahren

Bei der Herstellung polykristalliner Ingots wird das erhitzte und geschmolzene Silizium mit zwei verschiedenen Verfahren aus der Schmelze zu Barren zu geformt.
Um die erforderliche Reinheit für Solarzellen zu erhalten, wird das Rohsilizium zu Beginn der Photovoltaik-Herstellung geschmolzen und aufwendig gefiltert bzw. gewaschen. Im nächsten Schritt wird es im Blockguss oder Bridgman-Verfahren weiterverarbeitet.

Der Blockguss

Im Blockguss-Verfahren wird das Silizium im Schmelztiegel durch Erhitzen verflüssigt und in einen zweiten Tiegel umgegossen, in dem das Halbleitermaterial kontrolliert schichtweise abkühlt.

Aus den erstarrten Ingots werden im nächsten Schritt die polykristallinen Silizium-Wafer gesägt, aus denen Solarzellen bestehen.

Das Bridgman-Verfahren

Im Bridgman-Verfahren (nicht: Bridgman-Stockbarger-Methode – mit dieser werden Einkristalle hergestellt) wird die Schmelzzone schichtweise von unten nach oben durch den Tiegel gefahren – das Rohsilizium wird dabei in Schichten geschmolzen und kontrolliert wieder abgekühlt.
Das Silizium erstarrt dabei Schicht über Schicht – hierbei bilden sich großflächige gleichgerichtete Kristallgitter, die den Wirkungsgrad gegenüber kleineren Kristallflächen erhöhen, da weniger Störzonen zwischen den Kristallen entstehen.

Das Czochralski-Verfahren

Zwischenschritt der Photovoltaik Herstellung: Der Ingot

© Stahlkocher/Wikipedia

In der Photovoltaik-Herstellung kristalliner Solarzellen spielt ein drittes Verfahren eine wesentliche Rolle. Das Czochralsky-Verfahren ist etwas aufwendiger und daher teurer als Blockguss und Bridgman-Verfahren, erzeugt aber anstelle polykristalliner Wafer die reineren, effizienteren monokristallinen Ingots.

Im Czochralski-Verfahren (nach Jan Czochralski, 1885-1953, der das Verfahren 1916 entdeckte) wird das geschmolzene Halbleitermaterial in einem Tiegel bei einer Temperatur dicht über dem Schmelzpunkt gehalten: Die Schmelze ist bei dieser Temperatur zäh und von hoher Viskosität.
Ein kristalisierter “Impfkeim" wir in die Schmelze eingetaucht. Durch langsames Drehen und Heben lagert er einen dünnen Filme von Material an, der dabei auskühlt. Dieses Auskühlen lässt das Material erstarren – dabei setzt es die kristalline Form des Impfkeims fort – ein künstlich gezüchteter Einkristall entsteht.

Im Czochralski-Verfahren gezogene monokristalline Ingots werden in Form charakteristischer Zylinder ausgeliefert, auf denen ein kegelförmiger Kopf mit geschwungenen Stufen aufsitzt.

Photovoltaik-Herstellung: Die Dünnschicht-Technologie

In der Dünnschicht-Technologie stellt sich die integrierte Wertschöpfungskette der Photovoltaik-Herstellung etwas kürzer dar:

  • Bereitstellung verschiedener Materialien: Z.B. Gewinnung amorphen Siliziums aus Quarzsand
  • Produktion der amorphen Solarzelle bzw. des Dünnschichtmoduls: Aufbringen (z.B. Aufdampfen) der Materialien auf den Folienuntergrund: Besonders für diesen komplexen, mehrschrittigen Prozess sind inzwischen verschiedenste Technologien entwickelt worden.
  • Zusammenfassung in PV-Systemen.

Solarzellen im Zusammenspiel

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Blockguss und Bridgman-Verfahren

Bei der Herstellung polykristalliner Ingots wird das erhitzte und geschmolzene Silizium mit zwei verschiedenen Verfahren aus der Schmelze zu Barren zu geformt.
Um die erforderliche Reinheit für Solarzellen zu erhalten, wird das Rohsilizium zu Beginn der Photovoltaik-Herstellung geschmolzen und aufwendig gefiltert bzw. gewaschen. Im nächsten Schritt wird es im Blockguss oder Bridgman-Verfahren weiterverarbeitet.

Der Blockguss

Im Blockguss-Verfahren wird das Silizium im Schmelztiegel durch Erhitzen verflüssigt und in einen zweiten Tiegel umgegossen, in dem das Halbleitermaterial kontrolliert schichtweise abkühlt.

Aus den erstarrten Ingots werden im nächsten Schritt die polykristallinen Silizium-Wafer gesägt, aus denen Solarzellen bestehen.

Das Bridgman-Verfahren

Im Bridgman-Verfahren (nicht: Bridgman-Stockbarger-Methode – mit dieser werden Einkristalle hergestellt) wird die Schmelzzone schichtweise von unten nach oben durch den Tiegel gefahren – das Rohsilizium wird dabei in Schichten geschmolzen und kontrolliert wieder abgekühlt.
Das Silizium erstarrt dabei Schicht über Schicht – hierbei bilden sich großflächige gleichgerichtete Kristallgitter, die den Wirkungsgrad gegenüber kleineren Kristallflächen erhöhen, da weniger Störzonen zwischen den Kristallen entstehen.

Das Czochralski-Verfahren

Zwischenschritt der Photovoltaik Herstellung: Der Ingot

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In der Photovoltaik-Herstellung kristalliner Solarzellen spielt ein drittes Verfahren eine wesentliche Rolle. Das Czochralsky-Verfahren ist etwas aufwendiger und daher teurer als Blockguss und Bridgman-Verfahren, erzeugt aber anstelle polykristalliner Wafer die reineren, effizienteren monokristallinen Ingots.

Im Czochralski-Verfahren (nach Jan Czochralski, 1885-1953, der das Verfahren 1916 entdeckte) wird das geschmolzene Halbleitermaterial in einem Tiegel bei einer Temperatur dicht über dem Schmelzpunkt gehalten: Die Schmelze ist bei dieser Temperatur zäh und von hoher Viskosität.
Ein kristalisierter “Impfkeim" wir in die Schmelze eingetaucht. Durch langsames Drehen und Heben lagert er einen dünnen Filme von Material an, der dabei auskühlt. Dieses Auskühlen lässt das Material erstarren – dabei setzt es die kristalline Form des Impfkeims fort – ein künstlich gezüchteter Einkristall entsteht.

Im Czochralski-Verfahren gezogene monokristalline Ingots werden in Form charakteristischer Zylinder ausgeliefert, auf denen ein kegelförmiger Kopf mit geschwungenen Stufen aufsitzt.

Photovoltaik-Herstellung: Die Dünnschicht-Technologie

In der Dünnschicht-Technologie stellt sich die integrierte Wertschöpfungskette der Photovoltaik-Herstellung etwas kürzer dar:

  • Bereitstellung verschiedener Materialien: Z.B. Gewinnung amorphen Siliziums aus Quarzsand
  • Produktion der amorphen Solarzelle bzw. des Dünnschichtmoduls: Aufbringen (z.B. Aufdampfen) der Materialien auf den Folienuntergrund: Besonders für diesen komplexen, mehrschrittigen Prozess sind inzwischen verschiedenste Technologien entwickelt worden.
  • Zusammenfassung in PV-Systemen.

Solarzellen im Zusammenspiel

Zur individuellen Berechnung