Vom Sediment zum Wafer

Mono- und polykristalline Solarzellen werden nach der Herstellung von Wafern, welche aus Silizium gefertigt werden, produziert. Silizium ist ein in Sand gebundener Quarz (Siliziumdioxid), welcher durch technisch aufwändige Prozesse bei Temperaturen von bis zu 2000°C durch die Trennung der Siliziumatome von den Sauerstoffatomen gewonnen und anschließend gereinigt wird. Das durch diesen Prozess gewonnene polykristalline Silizium stellt das Ausgangsmaterial für die Herstellung von Wafern und der darauf folgenden Weiterverarbeitung zu kristalliner Solarzellen dar.

Waferherstellung

Wafer allgemein
Als Wafer bezeichnet man die reine Siliziumscheibe vor der Weiterverarbeitung zur Solarzelle. Wafer sind aus reinen Silizium-Einkristallen geschnittene Silizium-Scheiben, wie sie hauptsächlich in der Photovoltaik (Solarenergie) als Ausgangsprodukt bzw. Vorprodukt für Solarzellen verwendet werden, da sie Halbleitereigenschaften für Licht mit Wellenlängen aufweisen, wie es für die Photovoltaik notwendig ist.

Im Rahmen der Wafer- Herstellung unterscheidet man verschiedene Verfahren, wie z.B. das:

• Tammann-Stöber-Verfahren (Tiegelziehverfahren/Czochralski-Prozeß),
• Temperaturdifferenzverfahren (Erstarrung in Tiegeln),
• Bridgman-Stockberger-Verfahren (vertikal/horizontal),
• Nacken-Kyropoulos-Verfahren,
• Zonenschmelz-Verfahren,
• Pedestal-Verfahren.

Wafer lassen sich in nachfolgende Kategorien unterteilen:

	Monokristalline Wafer Wie werden monokristalline Wafer hergestellt?

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	Polykristalline Wafer Wie werden polykristalline Wafer hergestellt?

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	Amorphe Wafer Eine Einführung in die Dünnschichttechnologie

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Vom Wafer zur Zelle

Der Herstellungsprozess von polykristallinen bzw. monokristallinen Wafern hin zur Solarzelle ist identisch.

Im Rahmen des Solarzellenherstellungsprozesses findet im so genannten Diffusionsofen die n-Dotierung der Wafer statt, d.h. dass die Wafer bei ca. 800°C einseitig Phosphoratomen ausgesetzt werden, so dass diese in die Waferoberfläche eindringen können.

Anschließend werden verschiedenen Ätz- und Polierprozesse zum Reinigen der Kanten und Oberflächen angewandt. Darauf folgend wird auf die Oberseite der Zelle eine Antireflexionsschicht (häufig Siliziumnitrid) aufgebracht, um das Abstrahlen des Lichtes zu verhindern, was eine geringere Ausbeute der Zelle zur Folge hätte.

Abschließend werden die Front- und Rückseitenkontakte angebracht, über welche die Solarzelle an einen Verbraucher (z.B. Solarbetriebene Taschenrechner, Armbanduhren, Radios, etc.) angeschlossen oder mit anderen Solarzellen zu einem Modul verschaltet werden kann.