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Monokristallines Photovoltaikmodul

Monokristallines Photovoltaikmodul, Fotovoltaik monokristallines Modul
Monokristallines Photovoltaikmodul

Höchster Wirkungsgrad bei Photovoltaikmodulen.

Wirkungsgrad: Bis 18%

Durchnschnittlicher Wirkungsgrad handelsüblicher Module: 15%

Leistung: Bis 200Wp / m²

Herstellung erfordert einen sehr hohen Energieeinsatz.
Die Größe eines Moduls variiert je nach Hersteller und Modell zwischen 0,5m² und 1,8m²

Äußeres Erkennungsmerkmal monokristalliner Photovoltaikmodule

Monokristalline Photovoltaikmodule erkennt man an den weißen Karos zwischen den monokristallinen Solarzellen. Diese Karos entstehen auf Grund der Form bzw. dem Herstellungsverfahren für  monokristalline Solarzellen. Sie haben eine geordnete kristalline Struktur.

Technisches Erkennungsmerkmal monokristalliner Photovoltaikmodule

Monokristalline Photovoltaikzellen werden aus so genannten Wafern (einkristalline Siliziumscheiben) hergestellt. Sie haben eine homogene Oberflächenstruktur.Sie sind die kostenintensivsten Solarzellen und benötigen die meisten Arbeitsschritte und somit auch die größte Energie bei der Produktion.

Herstellung monokristalliner Photovoltaikmodule

Um Monokristallines Material herzustellen muss man zuerst polykristalline Siliziumstäbe  produzieren. Dies geschieht wie folgt. Durch den Silan-Prozess, Versetzung von Silizium mit Chlorwasserstoff,  entsteht Trichlorsilan, das durch Destillation die Verunreinigungen im Silizium entfernt. Die Rückgewinnung zum reinen Silizium erfolgt dann durch das CVD-Prinzip (Chemical-Vapor-Desposition). Wenn das Trichlorsil mit reinem Wasserstoff bei einer Temperatur von 1350C° in ein Reaktorgefäßt geleitet wird, scheidet sich reines Silizium ab. Es entsteht ein Siliziumstab (Ignots) bis 30cm Durchmesser und einer Länge bis 2m aus dem man nun polykristalline Solarzellen herstellen kann. 

Czochralski Tiegelziehverfahren / Zonenziehverfahren

Um monokristalline Solarzellen herzustellen wird der Siliziumstab entweder nach dem Czochralski Tiegelzieh- oder nach dem Zonenziehverfahren hergestellt. Dabei erhält die monokristalline Zelle auch Ihre Typische Form mit den abgerundeten Ecken. Durch starkes erhitzen entsteht nun monokristallines Material.

Waferherstellung monokristalliner Photovoltaikzellen

Die monokristallinen Siliziumstäbe werden nun durch Innenlochsägen oder Drahtsägen in Scheiben, so genannte Wafer geschnitten, danach gereinigt, dotiert und Kontaktiert. Die Dotierung mit Phosphor und Bor erfolgt bei Temperaturen um 1000C° mit dem Trägergas Sauerstoff oder Stickstoff. Das Gas strömt über den Wafer und die Fremdatome diffundieren mit dem Silizium. Eine anschließende Ätzung reinigt die Waferoberfläche.

Mittels Siebdruckverfahren werden die Vorder- und Rückseitenkontakte(Aluminium oder Silber)  mit den notwendigen Lötzonen, welche für den besseren Abgriff des generierten elektrischen Stroms aufgebracht. Vorderseite durch sehr dünne Kontaktstreifen, auf der Rückseite ganzflächig. Zum Schluss kommt noch eine Antireflexionsschicht (Titandioxid) auf die nun Solarzelle. Dies verleiht der Solarzelle auch den blauen Farbton Diese Antireflexionsschicht kann auch in anderen Farben hergestellt werden, was der Architektur zugute kommt.

Waferdicke: 1-2mm

Korngrenzen monokristalliner Photovoltaikzellen

Die Korngrenzen die es vorher beim polykristallinen Material gab, verschwinden, die Verluste innerhalb der Solarzelle nehmen ab und der Wirkungsgrad nimmt zu. Bei allen Verfahren gilt, dass die Dotierung mit Bor schon beim Herstellen der Siliziumstäbe Ignots vorgenommen wird.

Vorteile monokristalliner Photovoltaikmodule

Hoher Wirkungsgrad. Höher als polykristalline Module.

Theoretischer Wirkungsgrad monokristalliner Photovoltaikmodule

Monokristalline Photovoltaikmodule warten mit einem theoretischen Wirkungsgrad von cirka 46% auf.

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