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Polykristallines Photovoltaikmodul

Polykristallines Photovoltaikmodul, Fotovoltaik polykristallines Modul
Polykristallines Photovoltaikmodul

Zweithöchster Wirkungsgrad bei Photovoltaikmodulen

Wirkungsgrad: bis 16%

Durchnschnittlicher Wirkungsgrad handelsüblicher Module: 13%

Leistung: Bis 180Wp / m²

Herstellung erfordert einen hohen Energieeinsatz.

Die Größe eines Moduls variiert je nach Hersteller und Modell zwischen 0,5m² und 1,8m²

Äußeres Erkennungsmerkmal polykristalliner Photovoltaikmodule

Polykristalline Photovoltaikmodule erkennt man an der ungeordneten kristallinen Struktur (eisblumigartiges Muster) auf der Oberfläche innerhalb der Solarzellen. Sie haben nicht überall die gleiche Kristallorientierung. Beim Modul liegen die Solarzellen unmittelbar aneinander und sind viereckig.

Technisches Erkennungsmerkmal polykristalliner Photovoltaikmodule

Polykristalline Photovoltaikzellen werden ebenfalls aus so genannten Wafern (multikristalline Siliziumscheiben) hergestellt. Sie benötigen weniger Arbeitsschritte in der Produktion und somit weniger Energie. Dadurch sind die Produktionskosten billiger als bei monokristralline Solarzellen. Ihr Wirkungsgrad ist kleiner als bei monokristallinen Solarzellen.

Herstellung polykristalliner Photovoltaikmodule

Um Polykristallines 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 Reaktorgefäß 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.

Um polykristalline Solarzellen herzustellen wird der Siliziumstab entweder nach dem Blockguss- oder nach dem Bridgmanverfahren hergestellt.

Blockgussverfahren polykristalline Solarzellen

Das Reinsilizium wird in einem Tiegel aufgeschmolzen und dann in ein quadratisches Becken gegossen, in dem es sehr langsam abgekühlt wird. Dabei entstehen große Blöcken (60cm breit 30cm hoch). Der große Block wird in mehrere kleine Blöcke von etwa 30 cm Länge zerteilt.

Stranggusverfahren polykristalline Solarzellen

Beim Stranggusverfahren wird direkt in eine entsprechende Zielgöße gegossen. Weniger sägen bedeutet weniger Materialverluste durch den Sägevorgang.

Bridgmanverfahren polykristalline Solarzellen

Das Reinsilizium wird hier ebenfalls in einem Tiegel aufgeschmolzen. Auch hier findet eine langsame Abkühlung der Siliziumschmelze statt, allerdings nicht in einem Becken sondern in Tiegel. Die Beheizung wird im Tiegel findet von unten nach oben statt, so dass sich zum Schluss oben noch flüssiges Silizium befindet, während am Tiegelboden die Siliziumschmelze bereits erstarrt. Dabei entstehen große Blöcken (70cm breit und 30cm hoch).

Hier sind die Kantenlängen etwas größer als beim Gießverfahren (etwa 60 bis 70 cm), die Höhe des Blocks beträgt etwa 20 bis 25 cm. Der große Block wird ebenfalls in mehrere kleine Blöcke von etwa 25 cm Länge zerteilt.

Korngrenzen polykristalliner Photovoltaikzellen

Beim polykristallinen Material sind die Kristalle unterschiedlich ausgerichtet. Zwischen den Bereichen unterschiedlicher Ausrichtung der Kristalle entstehen so genannte Korngrenzen an denen Verluste innerhalb der Solarzelle entstehen. Dadurch nimmt der Wirkungsgrad im Gegensatz zu monokristallinen Solarzellen ab. Bei allen Verfahren gilt, dass die Dotierung mit Bor schon beim Herstellen der Siliziumstäbe Ignots vorgenommen wird.

Waferherstellung polykristalliner Photovoltaikzellen

Die Polykristallinen 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

Vorteile polykristalliner Photovoltaikmodule

Guter Wirkungsgrad
Günstiger als monokristalline Photovoltaikmodule

Theoretischer Wirkungsgrad polykristalliner Photovoltaikmodule

Polykristalline Photovoltaikmodule warten mit einem theoretischen Wirkungsgrad von cirka 38% auf.

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