Monokristallines Silizium
Silizium, das als durchgehender Einkristall gezogen wird, meist nach dem Czochralski-Verfahren; der Wafertyp mit dem höchsten Wirkungsgrad, der die Photovoltaik heute dominiert.
Monokristalline Siliziumwafer werden aus einem zylindrischen Ingot gesägt, der nach dem Czochralski-Verfahren aus geschmolzenem Polysilizium gezogen wird. Weil das Kristallgitter durchgehend ist, gibt es keine Korngrenzen, an denen Ladungsträger hängen bleiben. Die Ladungsträger leben entsprechend lange, und die Zellen erreichen hohe Wirkungsgrade. Erkennbar sind die Zellen an ihrer gleichmäßig dunklen Farbe und, bei älteren quadratisch geschnittenen Wafern, an den abgeschrägten Ecken.
Um 2019 haben monokristalline Wafer das multikristalline Material überholt, weil Diamantdrahtsägen und größere Ziehanlagen die Kosten senkten. 2023 stammten mehr als 95 % der weltweiten Waferproduktion aus monokristallinem Material (ITRPV, 2024). Gleichzeitig ist die Branche von bordotierten p-Typ- auf phosphordotierte n-Typ-Wafer umgestiegen. Diese leiden nicht unter der lichtinduzierten Bor-Sauerstoff-Degradation und eignen sich für TOPCon- und Heterojunction-Zellen.
- Typischer Modulwirkungsgrad im Handel: 21–23,5 % (2024–2025).
- Waferdicke: etwa 130–150 µm, vor zehn Jahren noch über 180 µm.
- Energieintensiver Schritt: Reinigung des Polysiliziums und Kristallziehen, der Haupttreiber der energetischen Amortisationszeit.
Dank des höheren Wirkungsgrads braucht man pro kWp weniger Module, weniger Unterkonstruktion und weniger Fläche, was die Kosten für die übrigen Anlagenkomponenten senkt.
Verwandte Begriffe
Alle Begriffe →- Polykristallines Silizium
In Blöcke gegossenes Silizium aus vielen kleinen Kristallkörnern; günstiger herzustellen als monokristallines, aber weniger effizient und aus der PV-Produktion inzwischen weitgehend verschwunden.
- Solarzelle
Halbleiterbauelement, meist ein dotierter Siliziumwafer mit Metallkontakten, das Sonnenlicht über den photovoltaischen Effekt direkt in Gleichstrom umwandelt.
- TOPCon
Tunnel Oxide Passivated Contact: n-Typ-Siliziumzelle, deren Rückseite über ein ultradünnes Oxid und eine dotierte Polysiliziumschicht Strom mit minimaler Rekombination abführt.
- PERC (Passivated Emitter and Rear Cell)
Zellkonzept aus Silizium mit einer passivierenden dielektrischen Schicht auf der Rückseite: Sie senkt die Rekombination und wirft Licht in die Zelle zurück.
- Energetische Amortisationszeit
Die Zeit, die eine Energieanlage laufen muss, um so viel Energie zu erzeugen, wie für Herstellung, Installation und Rückbau aufgewendet wurde.