Amorphe Siliziumplatten werden durch Aufdampfen einer dünnen Schicht aus Siliziummaterial – etwa 1 Mikrometer dick – auf ein Trägermaterial wie Glas oder Metall hergestellt. Amorphes Silizium kann auch bei sehr niedrigen Temperaturen von bis zu 75 Grad Celsius abgeschieden werden, was auch die Abscheidung auf Kunststoff ermöglicht.
In seiner einfachsten Form weist die Zellstruktur eine einzige Folge von Pinschichten auf. Einschichtige Zellen leiden jedoch unter einer erheblichen Verschlechterung ihrer Leistungsabgabe (im Bereich von 15-35%), wenn sie der Sonne ausgesetzt sind. Der Abbaumechanismus wird nach seinen Entdeckern als Staebler-Wronski-Effekt bezeichnet.
Eine bessere Stabilität erfordert die Verwendung dünnerer Schichten, um die elektrische Feldstärke über das Material zu erhöhen. Dies verringert jedoch die Lichtabsorption und damit die Zelleffizienz. Dies hat die Industrie dazu veranlasst, Tandem- und sogar Triple-Layer-Geräte zu entwickeln, die übereinander gestapelte Pin-Zellen enthalten.
Einer der Pioniere bei der Entwicklung von Solarzellen aus amorphem Silizium ist Uni-Solar. Sie verwenden ein Dreischichtsystem (siehe Abbildung unten), das optimiert ist, um Licht aus dem gesamten Sonnenspektrum einzufangen.
Wie Sie der Abbildung entnehmen können, beträgt die Dicke der Solarzelle nur 1 Mikrometer oder etwa 1/300 der Größe einer monokristallinen Siliziumsolarzelle.
Während kristallines Silizium eine Ausbeute von etwa 18 Prozent erreicht, bleibt die Ausbeute von amorphen Solarzellen bei rund 7 Prozent. Der niedrige Wirkungsgrad ist unter anderem auf den Staebler-Wronski-Effekt zurückzuführen, der sich in den ersten Stunden bei Sonneneinstrahlung auf die Panels bemerkbar macht und zu einer Verringerung der Energieausbeute eines amorphen Siliziumpanels von 10 Prozent auf rund 7 Prozent führt .
Ein deutscher Forscher der Technischen Universität Delft hat gezeigt, wie sich die Energieausbeute amorpher Silizium-Solarmodule von rund 7 Prozent auf 9 Prozent steigern lässt. Gijs van Elzakker untersuchte in seiner Doktorarbeit Anpassungen in den Herstellungsprozessen von amorphen Siliziummodulen zur Leistungssteigerung ohne zusätzliche Kosten mit Silangas zur Reduzierung des Staebler-Wronski-Effekts.
Dies ist nur ein Ansatz, der heute versucht wird. Der Laminatwirkungsgrad von UniSolar liegt derzeit bei 8,2 %; Bis zum späten Frühjahr 2011 erwartet das Unternehmen jedoch, mit seiner Triple-Coating/Triple-Junction-Technologie bei 10 % zu liegen.
Basierend auf Verbesserungen bei Lichteinfang, Hochgeschwindigkeitsabscheidung und einer HybridNano-Technologie erwartet Uni-Solar , seinen Umwandlungswirkungsgrad bis 2012 auf 12% steigern zu können und glaubt, dass es das Potenzial hat, für seine Produktlinie 20+% zu erreichen .
Der Hauptvorteil von amorphen Silizium-Solarzellen sind ihre geringeren Herstellungskosten, was diese Zellen sehr kostengünstig macht.
Einer der Hauptvorteile von a-Si gegenüber kristallinem Silizium besteht darin, dass es über große Bereiche viel gleichmäßiger ist. Da amorphes Silizium natürlicherweise voller Defekte ist, beeinflussen alle anderen Defekte, wie beispielsweise Verunreinigungen, die Gesamteigenschaften des Materials nicht allzu drastisch.
Amporöses Silizium kann in einer Vielzahl von Formen und Größen hergestellt werden (z. B. rund, quadratisch, sechseckig oder jede andere komplexe Form. Dies macht es zu einer idealen Technologie für den Einsatz in einer Vielzahl von Anwendungen wie der Stromversorgung von elektronischen Taschenrechnern, Solararmbanduhren, Garten Beleuchtung und Stromversorgung von Autozubehör.Kleine Solarzellen, die in Taschenrechnern verwendet werden, werden seit vielen Jahren mit a-Si hergestellt.
Im Gegensatz zu kristallinen Solarzellen, bei denen die Zellen zerschnitten und wieder kombiniert werden, können amorphe Siliziumzellen gleichzeitig mit der Bildung der Zellen in Reihe geschaltet werden Batterieladegeräte).
Das menschliche Auge ist empfindlich für Licht mit Wellenlängen von 400 nm bis 700 nm. Da amorphe Silizium-Solarzellen gegenüber Licht mit im Wesentlichen gleichen Wellenlängen empfindlich sind, bedeutet dies, dass sie neben der Verwendung als Solarzellen auch als Lichtsensoren (zB Außensensorleuchten etc.) verwendet werden können.
Einige amorphe Solarmodule verfügen auch über eine schattenresistente Technologie oder mehrere Schaltkreise innerhalb der Zellen, sodass bei einer vollständigen Verschattung einer ganzen Reihe von Zellen der Schaltkreis nicht vollständig unterbrochen wird und noch eine gewisse Leistung erzielt werden kann. Dies ist besonders nützlich, wenn Sie Sonnenkollektoren auf einem Boot installieren.
Der Entwicklungsprozess von a-Si-Solarmodulen macht sie auch viel weniger anfällig für Bruch während des Transports oder der Installation. Dies kann dazu beitragen, das Risiko einer Beschädigung Ihrer erheblichen Investition in eine Photovoltaikanlage zu verringern.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Technologie ist die höhere Hitzebeständigkeit. Laut einer vierjährigen NREL-Studie wurde beobachtet, dass PV-Module aus amorphem Silizium mit steigenden Temperaturen höhere Ergebnisse erzielen.
Wie bereits erwähnt, haben diese Panels einen geringeren Wirkungsgrad als monokristalline Solarzellen oder sogar polykristalline Solarzellen. Versuche, die Effizienz zu erhöhen, wie der Aufbau von Mehrschichtzellen oder das Legieren mit Germanium, um seine Bandlücke zu verringern und die Lichtabsorption weiter zu verbessern, haben alle eine zusätzliche Komplexität. Die Prozesse sind nämlich komplexer und die Prozessausbeuten dürften geringer sein und die Kosten dürften dadurch höher ausfallen – was den Kostenvorteil dieses Solarzellentyps schmälert.
Die erwartete Lebensdauer von amorphen Zellen ist kürzer als die von kristallinen Zellen, wobei jedoch schwer zu bestimmen ist, wie viel kürzer, insbesondere da sich die Technologie ständig weiterentwickelt. Aus der Literatur geht hervor, dass die erwartete Lebensdauer immer noch in der Größenordnung von 25 Jahren oder so liegt. Uni-Solar bietet beispielsweise folgende Leistungsgarantie auf seine 144 Wp-Panels: 92% bei 10 Jahren, 84% bei 20 Jahren, 80% bei 25 Jahren (Mindestleistung).
Sanyo hat eine Hybridsolarzelle entwickelt, indem auf eine monokristalline Solarzelle Beschichtungen aus amorphem Silizium aufgebracht werden (siehe beiliegendes Diagramm). Sie nennen dies eine HIT-Solarzelle und sie hat einen Wirkungsgrad von 20,2%.
Laut IMS Research belegte Sanyo im ersten Quartal 2010 Platz 10 in Bezug auf die MW der produzierten Solarmodule, was zum großen Teil auf die Popularität seiner Hybridsolarzellentechnologie zurückzuführen ist.
Neben dem hohen Wirkungsgrad profitieren diese Zellen von der hohen Leistung von amorphem Silizium bei höheren Temperaturen (über 25˚ C), so dass Sanyo behauptet, dass die Zellen bei steigender Temperatur etwa 10 % mehr Strom produzieren als monokristalline Siliziumzellen – Dies ist eine Überlegung wert, wenn Sie sich an einem Ort befinden, an dem die Temperaturen häufig 25 ° C überschreiten (die Betriebstemperaturen reichen von –20 ° C bis 46 ° C).
Hinweis : Während die meisten Panel-Hersteller angeben, dass die Panel-Leistung von –5% / +5% reicht … Sanyo garantiert 100% Leistung (dh -0%/+10%) zum Zeitpunkt der Lieferung.
简体中文 
