Environmental Engineering Reference
In-Depth Information
5.2
Herstellung von Solarzellen - vom Sand zur Zelle
5.2.1
Siliziumsolarzellen - Strom aus Sand
Silizium, der Rohstoff für Computerchips und Solarzellen, ist zwar nach Sauerstoff das
zweithäufigste Element in der Erdkruste. Doch kommt Silizium in der Natur fast aus-
schließlich in gebundener Form wie Quarzsand, silikathaltigen Gesteinen oder Kieselsäure
in den Weltmeeren vor. Selbst der menschliche Körper enthält etwa 20 Milligramm pro
Kilogramm Körpergewicht an Silizium.
Reines Silizium wird hingegen meist aus Quarzsand gewonnen. Chemisch ist Quarzsand
reines Siliziumdioxid (SiO
2
). Um daraus Silizium zu gewinnen, müssen die Sauerstoff-
atome (O
2
) durch hohe Temperaturen abgetrennt werden. Dieser Vorgang heißt Reduktion
und erfolgt beispielsweise in einem Lichtbogenofen bei Temperaturen von rund 2000 Grad
Celsius. Das Resultat ist industrielles Rohsilizium mit einer Reinheit von 98 bis
99 Prozent.
Für die Herstellung von Solarzellen muss das Rohsilizium noch weiter gereinigt werden.
Hierzu kommt meist das Siemens-Verfahren zur Anwendung. Dabei wird das Rohsilizium
mit Chlorwasserstoff zu Trichlorsilan umgesetzt und dann destilliert. Bei hohen
Temperaturen von 1000 bis 1200 Grad Celsius scheidet man das Silizium in langen Stäben
wieder ab. Das so gewonnene polykristalline Solarsilizium hat eine Reinheit von über
99,99 Prozent.
Abbildung 5.4
Polykristallines Silizium für Solarzellen. Links: Rohsilizium. Mitte: Siliziumblöcke.
Rechts: Siliziumwafer.
Fotos: PV Crystalox Solar plc.
