Artikel aktualisiert am 13.09.2022 | von Henry Faber | ca: 3 Min. zu lesen

Warum ist Silizium wichtig für Solarmodule?

Ihre PV-Anlage ist nun angeschlossen und in Betrieb. Jetzt kann das Geldsparen durch Solarstrom beginnen. Doch welcher Werkstoff ist entscheidend für die Funktion eines Solarmoduls – dürfen wir vorstellen: Silizium.

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Was ist Silizium?

Silizium wurde 1824 von Jöns Jacob Berzelius, einem schwedischen Chemiker, entdeckt, indem er Kaliumstücke in einem Siliziumdioxidbehälter erhitzte und dann die zurückbleibenden Nebenprodukte abwusch. Silizium ist das siebthäufigste Element im Universum und das zweithäufigste Element in der Erdkruste. Heute wird Silizium durch Erhitzen von Sand (SiO2) mit Kohlenstoff auf Temperaturen von fast 2200 °C hergestellt. Silizium bildet das 14. Element des Periodensystems. Der Stoff Silizium bildet die Basis vieler Bereiche. Beispielsweise in der Metallverarbeitung, der Mikroelektronik und natürlich in den Solarzellen einer Photovoltaik-Anlage. 

Verwendung von Silizium in der Elektronik

Hochreines Silizium wird durch thermische Zersetzung des hochreinen Trichlorsilans hergestellt. Anschließend wird das Silizium erneut kristallisiert und für die Herstellung vieler Arten von Elektronik verwendet, darunter Halbleiter, Transistoren, Leiterplatten und integrierte Schaltungen. Für Transistoren wird das Material durch Hinzufügen einer kleinen Verunreinigung dotiert, die es den Elektronen ermöglicht, sich zu bewegen, Strom zu leiten und zuverlässige Halbleiter für Spannung zu schaffen. In geschmolzenem Zustand erhitzt, kann Silizium zu halbleitenden Wafern geformt werden, die als Basis für integrierte Schaltungen oder Mikrochips dienen.

Silizium für die Herstellung von Silikon

Silizium wird zur Herstellung von Silikonen verwendet, bei denen es sich chemisch gesehen um Silizium-Sauerstoff-Polymere mit Methylgruppen handelt. Doch auch in der Kosmetikbranche findet sich das verarbeitete Silizium wieder: So wird Silikonöl als Schmiermittel für Kosmetika, Haarspülungen und Shampoos verwendet. Silikon kann auch zur Herstellung von Gummi für wasserdichte Dichtungen in Waschräumen und Fenstern, Rohren und Dächern verwendet werden. Da es ein guter Isolator ist, wird Silikon zur Herstellung von Gehäusen für Elektrogeräte verwendet. In der medizinischen Industrie wird Silikon in bestimmten Implantaten, Kathetern, Kontaktlinsen und Verbänden verwendet.

Silizium zur Herstellung von Solarzellen und Solarmodulen

Unser Star ist natürlich das Silizium im Kontext von PV-Modulen. Solarzellen und Solarmodule werden größtenteils aus Siliziumwafern hergestellt. Dies begründet sich aus ihrer halbleitenden Eigenschaften und ihres großen Vorkommens.

Wie funktioniert Silizium in einer Photovoltaik-Anlage?

Silizium ist das bei weitem am häufigsten verwendete Halbleitermaterial in Solarzellen und macht etwa 95 % der heute verkauften Module aus. Es ist auch das zweithäufigste Material auf der Erde und der am häufigsten in Computerchips verwendete Halbleiter. Kristalline Siliziumzellen bestehen aus Siliziumatomen, die miteinander verbunden sind und ein Kristallgitter bilden. Dieses Gitter bietet eine organisierte Struktur, die die Umwandlung von Licht in Elektrizität effizienter macht. Solarzellen aus Silizium bieten derzeit eine Kombination aus hoher Effizienz, niedrigen Kosten und langer Lebensdauer. Man geht davon aus, dass die Module 30 Jahre oder länger halten und nach dieser Zeit immer noch zwischen 60-80 % ihrer ursprünglichen Leistung erbringen.

Wie funktioniert Silizium als Halbleiter? Wenn der Halbleiter mit Licht bestrahlt wird, absorbiert er die Lichtenergie und überträgt sie auf negativ geladene Teilchen im Material, die Elektronen. Diese zusätzliche Energie ermöglicht es den Elektronen, als elektrischer Strom durch das Material zu fließen. Dieser Strom wird über leitende Metallkontakte, nämlich die gitterartigen Linien auf einer Solarzelle, abgeleitet und kann dann zur Stromversorgung Ihres Hauses und des übrigen Stromnetzes verwendet werden. Nun wird Ihr Haus von Solarstrom versorgt und Sie freuen sich über die Preisvorteile einer eigenen Solaranlage.

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