Glossar

Amorphe Solarzellen

Amorphe Si-Solarzellen werden durch Sputtern oder Aufdampfen hergestellt. Der Wirkungsgrad ist geringer als bei kristallinen Solarzellen.

Aufdampfen

Aufdampfen oder auch thermisches Verdampfen ist eine zu den PVD-Verfahren gehörende Beschichtungstechnikim Vakuum. Dabei handelt es sich um ein Verfahren, bei der das gesamte Ausgangsmaterial durch eine elektrische Heizung (resistiv oder induktiv) auf Temperaturen in der Nähe des Siedepunkts erhitzt wird, sich ein Materialdampf zu einem Substrat bewegt und dort zu einer Schicht kondensiert.

Barriere Schichten/Buffer Layer

Isolations- und Barriereschichten haben als Buffer Layer wesentliche Bedeutung in der Dünnschichttechnologie. Sie werden z. B. zur elektrischen Ladungstrennung oder als Diffusionssperre eingesetzt.

CdTe (Cadmium-Tellurid)

Verbindungshalbleiter, der anstelle von Silizium für die Herstellung von Dünnschichtzellen verwendet wird. Es wird als Schichtstruktur mit Cadmiumsulfid verwendet, um einen pn-Übergang, z. B. für eine Solarzelle, zu bilden.

CIGS-Zellen

Dünnschichtzellen, bei denen das Beschichtungsmaterial Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) auf ein Trägermaterial (z. B. Glas oder Edelstahlfolie) aufgebracht wird.

Degradation

Degradation oder Alterung bezeichnet die Abnahme des Wirkungsgrades einer Solarzelle mit der Zeit.

Dünnschicht-Solarzellen

Der Unterschied zu den kristallinen Solarzellen ist, dass hier das Halbleitermaterial in einer oder mehreren sehr dünnen Schichten direkt auf ein sogenanntes „Substrat“ (z. B. Glas, Kunststoff, Folie oder Metall) aufgebracht wird. Dadurch entstehen viele neue Anwendungsmöglichkeiten für Photovoltaik (z. B. Dachelemente aus Metall,Fassadenelemente aus Glas). Als Halbleitermaterial wird sogenanntes amorphes Silizium (a-Si) verwendet oder Cadmium-Tellurid (CdTe) sowie Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS).

Heterojunction-Solarzellen

Bei Heterojunction-Solarzellen werden für die Herstellungder elektrischen Strukturen auf einem n-leitenden Siliziumwafer auf beiden Seiten dünne Schichten aus dotiertem und intrinsischem, amorphen Silizium sowie transparente, leitfähige Oxidschichten (TCO) zur Aufnahme deserzeugten Stroms aufgebracht. Aufgrund der hohen Lichtausbeute und der hervorragenden Passivierungseigenschaften des amorphen Siliziums ist es möglich, Wirkungsgrade von mehr als 22 % im Modul zu erreichen.

Ingot

Bezeichnet einen Block aus Halbleitermaterial, z. B. aus Silizium. Kann monokristallin oder polykristallin aufgebaut sein. Zur Herstellung von Solarzellen werden Ingots in Wafer zerschnitten.

Kathodenzerstäubung

Kathodenzerstäubung, auch Sputtern genannt, ist ein physikalischer Vorgang, bei dem Atome aus einem Festkörper-Target durch Beschuss mit energiereichen Ionen herausgelöst werden, in die Gasphase übergehen und sich dann kontrolliert zu einem Substrat bewegen und dort zu einer Schicht kondensieren.

Kristalline Solarzellen

Bestehen aus hochreinem, kristallinem Silizium. Je nach Kristallstruktur unterscheidet man monokristalline Solarzellen und polykristalline Solarzellen. Grundsätzlich verfügen kristalline Solarmodule über einen höheren Wirkungsgrad als Dünnschicht-Solarmodule und bringen auf wenig Fläche mehr Gewinn.

kWp

Die Größe einer Photovoltaik-Anlage wird nach ihrer Leistung in kWpeak (kWp) (Peakleistung = Spitzenleistung) angegeben. Dieser Wert beschreibt die optimale Leistung der Solarmodule unter genormten Testbedingungen (1000 W/m2 Einstrahlung, 25 °C Modultemperatur, 1,5 Air Mass).

Monokristalline Solarzellen

Monokristalline Solarzellen werden aus runden Einkristallen (Ingots) mit 30 cm Durchmesser und mehreren Metern Länge z. B. nach dem Czochralski Verfahren hergestellt. Es entstehen Einkristalle, ausdenen Wafer produziert werden

MW/a

Produktionskapazität einer Solarzellenherstellung oder Ausstoß einer einzelnen Produktionsanlage ausgedrückt durch die Peak-Leistung in Megawatt pro Jahr.

Nasschemische Prozesse

Prozessschritte in der Solarzellenherstellung wie z. B. Reinigen, Texturieren, Ätzen und Beschichten mittels chemischer Badabscheidung von Solarwafern und Solarzellen.

Organische Solarzellen

Eine organische Solarzelle ist eine Solarzelle, die aus Werkstoffen der organischen Chemie besteht, d. h. aus Kohlenwasserstoff-Verbindungen (Kunststoffen).

Peak-Leistung

Spitzenleistung eines Solarmoduls (engl. Peak = Spitze). Wird mit einem kleinen „p“ hinter der Energieleistung Watt gekennzeichnet: Wp. Die Peak-Leistung gibt die Leistung an, die ein Solarmodul bei voller Sonneneinstrahlung erreicht. Sie wird häufig auch als „Nennwert“ oder „Nennleistung“ bezeichnet und basiert auf Messungen unter optimalen Bedingungen.

PECVD

Plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung. Ein meist im Vakuum angewendetes Beschichtungsverfahren zum Aufbringen dünner Passivier- und Entspiegelungsschichten.

PERC /PERT-Solarzellen

PERC-Zellen werden auf sogenannten p-Typ-Wafern hergestellt. Die Beschichtung mit Aluminiumoxid ist eine von mehreren Methoden, um sogenannte PERC-Hocheffizienzzellen herzustellen. Die meisten Hersteller nutzen PERC auf monokristallinen Wafern, einige stellen diese Hocheffizienzzellen jedoch auch auf polykristallinen Wafern her. PERT ist ein ähnliches Konzept zur Herstellung von Hocheffizienzzellen wie PERC, nur dass die PERT-Zellenmit n-Typ-Wafern hergestellt werden. Mit n-Typ-Wafern sind prinzipiell höhere Wirkungsgrade möglich als mit p-Typ-Wafern.

Photovoltaik

PV-Technik, mit deren Hilfe Sonnenenergie durch Solarzellen in elektrische Energie umgewandelt wird.

Polykristalline Solarzellen

Polykristalline Solarzellen aus Siliziumblöcken (40 cm x40 cm x 30 cm) im sogenannten Blockgießverfahren hergestellt. Die Blöcke werden zu Wafern verarbeitet.

Reflexion

Die Sonneneinstrahlung, die von einer Oberfläche zurückgeworfen (reflektiert) wird. Die Reflexion der Erdoberfläche beträgt ca. 20 %.

Selenisierung

Selenisierung, Selenidisierung bzw. Sulfurisierung ist das Aufbringen einer Funktionsschicht, das in einem Ofen bei Temperaturen um 550 °C erfolgt. Als Selen bzw. Schwefelquelle dienen Selenwasserstoff H2Se bzw. Schwefelwasserstoff H2S.

Silizium

Chemisches Element, gehört zu den Halbmetallen und damit zu den Halbleitern. Findet in hochreiner Form in unseren Solarzellen Anwendung, in der Regel in Form von dünnen Scheiben, sogenannten Silizium-Wafern.

Solarmodule

Bestehen aus Solarzellen, die das Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln.

Solarstrom

Umgangssprachlich für aus Sonnenenergie umgewandelte elektrische Energie. Zählt zu den erneuerbaren Energien und wird in Deutschland durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz gefördert.

Solarzellen

Wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um. Durch Lichteinstrahlung wird positive und negative Ladung freigesetzt und es entsteht umweltfreundliche Energie. Über 80 % der Solarmodule werden aus Silizium hergestellt.

Sputtering

Kathodenzerstäubung, auch Sputtern genannt, ist ein physikalischer Vorgang, bei dem Atome aus einem Festkörper-Target durch Beschuss mit energiereichen Ionen herausgelöst werden, in die Gasphase übergehen und sich dann kontrolliert zu einem Substrat bewegenund dort zu einer Schicht kondensieren.

Systemwirkungsgrad Photovoltaik

Der Gesamt- oder Systemwirkungsgrad einer Photovoltaikanlage setzt sich aus mehreren Faktoren zusammen. Wird der entstehende Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt, entstehen am Wechselrichter Umwandlungsverluste. Wird bei Inselanlagen der Strom in einem Akkumulator gespeichert, geht hier ebenfalls Energie bei der Speicherung verloren. Auch durch die Länge der Stromleitungen treten Verluste auf.

Vakuum-Beschichtung

Vakuum-Beschichtung ist physikalisch eine Gasphasenabscheidung. Es wird mithilfe physikalischer (englisch Physical Vapor Deposition, kurz PVD) oder chemischer (englisch Chemical Vapor Deposition, kurz CVD) Verfahrendas Ausgangsmaterial in die Gasphase überführt. Das gasförmige Material wird anschließend zum zu beschichtenden Substrat geführt, wo es kondensiert und die Zielschicht bildet.

Wafer

Hauchdünne, meist quadratische Scheiben aus Silizium, aus denen Solarzellen hergestellt werden.

Wet Processing

Prozessschritte in der Solarzellenherstellung wie z. B. Reinigen, Texturieren, Ätzen und Beschichten mittels chemischer Badabscheidung von Solarwafern und Solarzellen.

Wirkungsgrad

Beschreibt die Effizienz (Verhältnis der abgegebenen zur eingebrachten Energie) einzelner energieerzeugender Komponenten oder ganzer Systeme.

Materialsystem Laborwirkungsgrad

Silizium (amorph) 5–10 %

Silizium (polykristallin) 17–19 %

Silizium (monokristallin) 19–22 %

PERC 21,3 %

PERT 22,2 %

Heterojunction 25,6 %

CIGS 22,3 %

Cadmium-Tellurid 5–12 %

Perowskit (Prototypen) 20,1 %

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