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Amorphes Silizium

Amorphes Silizium wird in der Photovoltaik, insbesondere in Dünnschichtmodulen, verwendet und unterscheidet sich von mono- und polykristallinem Silizium durch seine Struktur ohne geordnete Atomanordnung, wodurch es billiger und bei diffusem Licht effizienter ist. Es wird durch Plasmaabscheidung bei niedrigen Temperaturen hergestellt. Es hat ein hohes Absorptionsvermögen, das dünne Schichten ermöglicht und den Einsatz bei schwachem Licht verbessert, aber es hat eine geringere Leitfähigkeit und ist anfälliger für Leistungsverluste im Laufe der Zeit.
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    Der Werkstoff Silizium ist Hauptbestandteil ist nahezu jedem Solarmodul. Der Halbleiter kommt in verschiedenen Formen vor und wird in der Photovoltaik in drei verschiedenen Formen verwendet. Neben der monokristallinen und dem polykristallinen Silizium wird bei Dünnschichtmodulen auf amorphes Silizium zurückgegriffen.

    Herstellung & Aufbau

    Amorphes Silizium besitzt eine abgewandelte Struktur des Elements Silizium. Das heißt, dass es die gleichen Bestandteile, also dieselben Atome, besitzt, aber eine andere geometrische Zusammenstellung hat. Das Wort amorph ist in der Physik als solches definiert, dass die Atome keine geordneten Strukturen vorweisen und deshalb gläsern und nicht kristallin sind.

    Hergestellt wird amorphes Silizium mittels Plasmadeposition bei Temperaturen unterhalb 200 °C. Durch eine chemische Abscheidung wird das Silizium auf ein Trägermaterial in der amorphen Struktur aufgetragen.

    Vor- und Nachteile

    Solarmodule mit amorphen Silizium als Werkstoff haben zwei wesentliche Vorteile. Ersten ist die Produktion und Fertigung im Vergleich zu der aufwändigen Waferherstellung von mono- und polykristallinen Silizium sehr viel günstiger und schneller.
    Weiterhin hat amorphes Silizium ein sehr hohes Absorptionsvermögen und kann daher in sehr dünnen Schichten bei Solarmodulen genutzt werden. Die üblichen Schichtdicken sind dabei etwa um einen Faktor 100 kleiner als bei kristallinem Silizium. Somit kann auch mit schwachen oder diffusem Licht, wie es an einem bewölktem Tag üblich ist, Strom produziert und gewonnen werden.

    Die geringe Ladungsträgerdichte, also die relativ niedrige Leitfähigkeit von amorphem Silizium, ist ein zentraler Nachteil dieser Technologie. Die niedrige Leitfähigkeit begrenzt den verfügbaren Stromfluss. Weiterhin muss bekannt sein, dass die Degradation von Dünnschichtmodulen weitaus höher als die der anderen Modultypen ist. Sie verlieren in den ersten 1000 Betriebsstunden circa 25 % an Leistung, dieser Leistungsverlust ist jedoch direkt beim Kauf durch den Hersteller berücksichtigt.

    Carsten Steffen
    Autor: Carsten Steffen
    Carsten Steffen, Gründer von photovoltaik.sh, bringt sein tiefes Verständnis für Photovoltaik und seine Begeisterung für erneuerbare Energien ein, um Kunden in Schleswig-Holstein seit 2021 schneller und kostengünstiger zu ihrer eigenen Photovoltaikanlage zu verhelfen. Ermöglicht wird das Dank der Zusammenarbeit mit lokalen Solarteuren. Regelmäßige Schulungen runden unsere Expertise ab. Mit der Gründung von photovoltaik.sh sind wir Ihr vertrauenswürdigen Partner für alle, die ihren Stromverbrauch nachhaltig gestalten möchten.
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