Warum monokristalline Silizium-Solarmodule wählen?

14. Oktober 2022

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1. Klassifizierung von Solarzellen

Im Jahr 1839 wurde der photovoltaische Effekt erstmals vom französischen Physiker Becquerel in einer chemischen Batterie beobachtet. Im Jahr 1876 wurde der photovoltaische Effekt auch im Festkörpersystem Selen (Se) beobachtet. In den Folgejahren wurde die erste Solarzelle auf Se/CuO-Basis entwickelt. 

Solarzellen können anhand der Zellstruktur in Mott-Schottky-Zellen (MS), M1S-Zellen, MINP-Zellen und Heteroübergangszellen (z. B. ITO(n)/Si(p), a-Si/c-Si, Ge/Si) usw. eingeteilt werden ., wobei die homogene PN-Junction-Zellstruktur immer den Markt dominiert. Mittlerweile spielen auch die anderen Strukturen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Solarzellen. Zu den Arten von Solarzellen, die nach den Materialien klassifiziert werden, aus denen sie hergestellt werden, gehören monokristallines Silizium, polykristallines Silizium, amorphe Silizium-Dünnschichtzellen, Kupfer-Indium-Selen-Zellen (CIS), Cadmiumtellurid-Zellen (CdTe) und Galliumarsenid-Zellen usw. Silizium kommt am zweithäufigsten vor Element in der Erdkruste. Was das Halbleitermaterial betrifft, ist Silizium das am umfassendsten untersuchte und weist die ausgereifteste Technologie auf.   

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2. Geschichte und Entwicklung der kristallinen Silizium-Solarzelle

Die Entwicklung kristalliner Silizium-Solarzellen lässt sich in drei Phasen unterteilen. Die Ära der modernen Siliziumsolarzellen begann 1954, als Chapin und andere Wissenschaftler des Bell Laboratory die erste monokristalline Siliziumzelle mit einem Wirkungsgrad von 6 % erfanden. Silizium-Solarzellen wurden erstmals 1958 in der Raumsonde eingesetzt. Im darauffolgenden Jahrzehnt wurden Silizium-Solarzellen mit der Entwicklung der Zelltechnologie und der verbesserten Stabilität des Zelldesigns immer häufiger im Weltraum eingesetzt. Dies ist die erste Entwicklungsstufe von Silizium-Solarzellen. 

Die zweite Phase begann Anfang der 1970er Jahre. In dieser Phase wurden das Rückseitenfeld, die Metallisierung feiner Linien, die Bildung flacher Übergänge und die Oberflächentexturierung in den Herstellungsprozess von Solarzellen eingeführt, was die Umwandlungseffizienz von Solarzellen erheblich verbesserte. Mittlerweile wurden Silizium-Solarzellen auf der Erde häufiger eingesetzt. 

In den späten 1970er Jahren überstieg die Produktion von Solarzellen auf der Erde die Produktion im Weltraum und die Kosten für Solarzellen wurden kontinuierlich gesenkt. 

Die dritte Phase der rasanten Entwicklung von Silizium-Solarzellen begann Anfang der 1990er Jahre. In dieser Phase wurden Technologien wie Oberflächenpassivierung, Reduzierung der Oberflächenrekombination, Nachbehandlung zur Verlängerung der Trägerlebensdauer und Verbesserung des Lichteinfangeffekts in den Herstellungsprozess von kristallinen Silizium-Solarzellen eingeführt.

3. Vorteile von monokristallinen Silizium-Solarmodulen

Seit der Kommerzialisierung und Anwendung von Solarmodulen auf der Erde Mitte der 1970er Jahre dominiert kristallines Silizium den Markt als Grundmaterial für Solarmodule. 


Nach dem Typ des kristallinen Siliziums können Solarzellen in monokristallines Silizium, polykristallines Silizium, Dünnschicht-Solarzellen aus kristallinem Silizium und amorphe Silizium-Solarzellen eingeteilt werden. Die Erfindung polykristalliner Silizium-Solarzellen ermöglicht die Massenproduktion großformatiger quadratischer Siliziumbarren, die für die Solarzellenproduktion geeignet sind, was einfache Herstellungsanlagen und -prozesse, geringere Qualität und geringere Siliziummengen erfordert. Dadurch werden die Produktionskosten von Solarzellen erheblich gesenkt. 


Aufgrund der Material- und Prozessfehler (wie Korngrenzen und -versetzungen, Mikrofehler, Verunreinigungen und Verunreinigungen durch Übergangsgruppenmetalle im Herstellungsprozess) ist der Umwandlungswirkungsgrad polykristalliner Siliziumsolarzellen jedoch sehr gering. 

Monokristalline Solarzellen werden aus hochreinem Silizium hergestellt, das im Floating-Zone-Verfahren (FZ) oder Czochralski-Verfahren (CZ) gezüchtet wird. Sie haben einen durchschnittlichen Umwandlungswirkungsgrad von etwa 24 %, was 5 % höher ist als der von polykristallinen Silizium-Solarzellen. 


Mit der Weiterentwicklung der Photovoltaikindustrie werden die Kosten für monokristalline Silizium-Solarmodule kontinuierlich gesenkt und liegen nahezu auf dem gleichen Niveau wie die Kosten für polykristalline Silizium-Solarmodule. Aufgrund seiner hohen Reserven, stabilen Leistung, ungiftigen Eigenschaften und der ständig steigenden Umwandlungseffizienz ist monokristallines Silizium zum am häufigsten in Solarmodulen verwendeten Material auf dem Markt geworden.


4. Der zukünftige Entwicklungstrend von Solarmodulmaterialien

Aus Sicht der Festkörperphysik ist Silizium eigentlich nicht das idealste Photovoltaikmaterial, da es als Halbleitermaterial mit indirekter Bandlücke Licht nicht sehr gut absorbiert. Daher ist die Untersuchung alternativer Photovoltaikmaterialien zu einem Trend geworden. Cadmiumtellurid (CdTe), Kupferindiumselenid (CuInSe2) und Perowskit gelten als drei vielversprechende Photovoltaikmaterialien. Bisher wurden bei der Erforschung dieser Materialien einige Fortschritte erzielt. Es ist jedoch noch ein langer Weg, bis diese Alternativen zur Massenproduktion von Solarzellen eingesetzt werden und kristallines Silizium ersetzen können. 

BigBlueDas 2015 gegründete Unternehmen ist ein Pionier der Solargeneratorenbranche und eine weltweit umsatzstärkste Marke für Solargeneratoren, die von über 100 autorisierten Medien und Organisationen weltweit anerkannt wird. Zu unseren Produkten gehören CellPowa Serienkraftwerk und SolarPowa Serie Solarpanel. Mit über 7 Jahren Erfahrung auf diesem Gebiet, BigBlue ist heute eine globale Marke für Energieprofis und einer der weltweit größten Hersteller von Solaranlagen für den Außenbereich. Vom ersten Tag der Marke an BigBlue zielt darauf ab, die Sorgen der Menschen über mangelnde Energie durch saubere und erneuerbare Energielösungen für Einzelpersonen, Familien, Unternehmen und Gesellschaften zu lösen und den Menschen dabei zu helfen, eine unendliche Zukunft zu schaffen.  Erfahren Sie mehr>

 

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