Diese Arbeit soll es dem Leser ermöglichen, die Herstellung und Anwendungen
von monokristallinen-, polykristallinen- sowie Dünnschicht-Solarzellen aus
amorphem Silizium zu verstehen. Dabei werden die einzelnen
Herstellungsverfahren zum Erzeugen des Grundmaterials sowie die einzelnen
Produktionsschritte beschrieben. Durch die Darlegung der Einsatzgebiete der
einzelnen Zellentypen werden objektiv die Vor- und Nachteile der einzelnen
Solarzellentypen gezeigt.
Es wird noch zusätzlich die technische Realisierung von Photovoltaik und der
Aufbau von Solarzellen anschaulich erklärt und dargestellt. Außerdem werden
kurz die wichtigsten Meilensteine und Erfinder der Photovoltaik genannt.
Zum Schluss wird kurz auf die zukünftigen Technologien wie Nanobeschichtungen
für Solarzellen bzw. Nanozellen eingegangen.
Inhaltsverzeichnis
1 Entstehung der Photovoltaik
2 Technische Realisierung
2.1 Prinzip
2.2 Umwandlung
2.3 Aufbau und Funktion einer Solarzelle
3 Solarzellentypen
3.1 Monokristalline Solarzellen
3.1.1 Herstellungsprozess von monokristallinen Solarzellen
3.1.2 Anwendungsgebiete von monokristallinen Solarzellen
3.2 Polykristalline Solarzellen
3.2.1 Herstellung von polykristallinen Solarzellen
3.2.2 Anwendungen von polykristallinen Solarzellen
3.3 Dünnschicht Solarzellen aus amorphem Silizium
3.3.1 Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen
3.3.2 Anwendungen für Dünnschicht-Solarzellen
4 Nanotechnologien
4.1 Nanobeschichtungen
4.2 Nanozellen
4.3 Resümee
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit gibt einen detaillierten Überblick über die gängigen Solarzellentypen und die technischen Grundlagen der Photovoltaik, um dem Leser ein Verständnis für deren Herstellung, Funktionsweise und Einsatzgebiete zu vermitteln.
- Grundlagen der Photovoltaik und historische Entwicklung
- Technische Funktionsweise von Solarzellen (Innerer Photoeffekt)
- Vergleich der Herstellungsverfahren von monokristallinen, polykristallinen und Dünnschicht-Solarzellen
- Anwendungsbereiche der verschiedenen Zelltechnologien
- Potenziale der Nanotechnologie in der Solarzellenentwicklung
Auszug aus dem Buch
3.1 Monokristalline Solarzellen
Monokristalline Solarzellen weisen eine schön gleichmäßig strukturierte Oberfläche auf. In der Regel haben diese Zellen eine quadratische Form (siehe Abb. 3) mit einer Fläche von max. 15cm x 15cm, wobei aber die Entwicklung auf größere Zellen hinausläuft. Derzeit ist die Herstellung größerer Zellen aus wirtschaftlichen Gründen noch nicht sinnvoll.
Bei dieser Solarzellentype wird Silizium als Halbleiterwerkstoff verwendet, da dieser in großen Mengen vorkommt und für den Menschen ungiftig ist. Zurzeit werden ca. 30% aller Solaranlagen mit diesen Zellentyp ausgestattet. Aufgrund des geringen Absorptionskoeffizienten von kristallinem Silizium müssen diese Solarzellen eine Schichtstärke von 100-200 µm aufweisen.
Der Wirkungsgrad solcher Solarzellen, damit wird gemeint, das Ausmaß der Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie, kann sich heutzutage je nach Herstellungsverfahren auf bis zu 30% belaufen. Der Rest geht in Wärme über. Somit ist dieser Zelltyp der zurzeit Wirkungsvollste aller Solarzellentypen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Entstehung der Photovoltaik: Dieses Kapitel behandelt die historische Entwicklung der Photovoltaik, angefangen bei frühen wissenschaftlichen Untersuchungen zur Lichtwirkung auf Materie bis hin zu den ersten Silizium-Solarzellen im 20. Jahrhundert.
2 Technische Realisierung: Hier werden die grundlegenden physikalischen Prinzipien der Photovoltaik sowie der innere Photoeffekt erläutert, der die Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie ermöglicht.
3 Solarzellentypen: Dieser Hauptteil detailliert die verschiedenen Zelltypen – monokristallin, polykristallin und Dünnschicht – sowie deren jeweilige Herstellungsprozesse und typische Anwendungsgebiete.
4 Nanotechnologien: Das letzte Kapitel blickt in die Zukunft und beschreibt, wie Nanobeschichtungen und neuartige Nanozellen die Effizienz und Einsatzmöglichkeiten der Photovoltaik optimieren können.
Schlüsselwörter
Photovoltaik, Solarzellen, Silizium, Monokristalline Solarzellen, Polykristalline Solarzellen, Dünnschicht, Nanotechnologie, Halbleiter, Photoeffekt, Energiewandlung, Wirkungsgrad, Grätzel-Zelle, Plastiksolarzelle, Erneuerbare Energien, Halbleitertechnik.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Funktionsweise, den verschiedenen Typen und den Herstellungsmethoden von Solarzellen sowie deren Anwendungsgebieten.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Felder sind die Photovoltaik-Technik, der Vergleich zwischen verschiedenen Silizium-basierten Zelltypen und ein Ausblick auf nanotechnologische Innovationen.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, dem Leser ein fundiertes Verständnis für die technologische Realisierung und die Einsatzbereiche heutiger Solarzellentypen zu vermitteln.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer fundierten Literaturrecherche und der systematischen Beschreibung technischer Produktionsabläufe der Photovoltaik.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die technische Funktionsweise, detaillierte Herstellungsprozesse von drei Hauptzelltypen und deren spezifische Vor- und Nachteile.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Photovoltaik, Wirkungsgrad, Halbleitertechnologie, monokristalline/polykristalline Zellen und Nanotechnologie charakterisiert.
Welche Rolle spielt die Nanotechnologie in der Arbeit?
Sie wird als zukunftsweisende Technologie vorgestellt, die durch Nanobeschichtungen oder neuartige Nanozellen (wie die Grätzel-Zelle) die Effizienz steigern kann.
Wie unterscheidet sich die Herstellung von monokristallinen und polykristallinen Zellen?
Während monokristalline Zellen meist nach dem CZOCHRALSKI-Verfahren aus Einkristallen gewonnen werden, basieren polykristalline Zellen auf gegossenen Siliziumblöcken, was die Produktion kostengünstiger macht.
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- Christian Schantl (Author), 2009, Solarzellentypen. Umsetzung der Photovoltaik, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/130833
