Was sind Bor-dotierte P-Typ-Silizium-Zellen und wie werden diese hergestellt?

Die überwiegende Mehrheit der Hersteller von Solarmodulen verwendet Bor-dotierte P-Typ-Silizium-Zellen, was zu einer Leistungsgarantie von etwa 82 bis 83 % erhaltener Leistung nach 25 Jahren Gebrauch führt.

Bor-dotierte P-Typ-Silizium-Zellen sind ein wesentlicher Bestandteil der Photovoltaikindustrie. Diese Zellen werden in Solarzellenmodulen verwendet, um Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln. Die Dotierung mit Bor verleiht den Zellen spezifische elektrische Eigenschaften, die für ihre Funktion entscheidend sind.

Was sind Bor-dotierte P-Typ-Silizium-Zellen?

P-Typ-Silizium-Zellen werden durch die Dotierung von reinem Silizium mit Bor hergestellt. Bor, ein Element der dritten Hauptgruppe des Periodensystems, hat drei Valenzelektronen. Wenn Bor in das Siliziumgitter eingebaut wird, entsteht ein Elektronenmangel, der als "Loch" bezeichnet wird. Diese Löcher fungieren als positive Ladungsträger, wodurch das Silizium p-leitend wird. 

Herstellungsprozess.

Reinigung des Siliziums:

Der Prozess beginnt mit der Reinigung von Rohsilizium. Dieses wird durch chemische Verfahren wie die Reduktion von Quarzsand (SiO₂) zu metallurgischem Silizium und anschließende Destillation zu hochreinem Silizium (Polysilizium) gereinigt.

Kristallwachstum:

Das gereinigte Silizium wird in einem Czochralski-Verfahren (CZ-Verfahren) geschmolzen. Ein kleiner Einkristall (Seed) wird in die Schmelze getaucht und langsam herausgezogen, während er gedreht wird. Dies führt zur Bildung eines einkristallinen Siliziumbarrens.

Dotierung mit Bor:

Während des Kristallwachstums wird Bor in die Siliziumschmelze eingebracht. Das Bor ersetzt einige der Siliziumatome im Kristallgitter und erzeugt die gewünschten p-Typ-Eigenschaften.

Sägen und Polieren:

Der Siliziumbarren wird in dünne Scheiben, sogenannte Wafer, gesägt. Diese Wafer werden anschließend poliert, um eine glatte Oberfläche zu erhalten, die für die weitere Verarbeitung geeignet ist.

Herstellung der Solarzellen:

Die Wafer werden weiterverarbeitet, um die eigentlichen Solarzellen zu erzeugen. Dies beinhaltet das Aufbringen von Metallkontakten und Antireflexbeschichtungen, um die Effizienz der Zellen zu maximieren.

Anwendungen.

Bor-dotierte P-Typ-Silizium-Zellen werden hauptsächlich in der Solarindustrie verwendet. Sie sind ein zentraler Bestandteil von Solarmodulen, die in Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung eingesetzt werden. Ihre Fähigkeit, positive Ladungsträger zu erzeugen, macht sie besonders nützlich für Anwendungen, bei denen eine p-leitende Schicht erforderlich ist.

Diese Zellen sind ein unverzichtbarer Bestandteil moderner Solartechnologie. Ihre Herstellung erfordert präzise Verfahren und hochreine Materialien, um die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu erzielen. Durch ihre vielseitigen Anwendungen tragen sie wesentlich zur Weiterentwicklung der erneuerbaren Energien bei.