Forschungsfrage aus Halle
Wie wird aus Sand Licht?
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Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigstes Element der Erde. In seiner reinsten Form ist Silizium in Quarz beziehungsweise Quarzsand enthalten. In der Fachsprache bezeichnet man diesen Quarz als Siliziumoxid. Der Weg zum bekannten Photovoltaik-Modul beginnt damit, dass aus Sand Quarz gewonnen wird. Dieser Quarz wird durch chemische Behandlung in Silizium umgewandelt, welches für die Herstellung von Solarzellen von elementarer Bedeutung ist.
In Hochöfen erhitzt und aufwendig gereinigt wird aus einfachem Sand Silizium mit einem Reinheitsgrad von 99,9999 Prozent, welches in der Halbleiterindustrie sowie zur Herstellung von mono-, polykristallinen und mikroamorphen Solarzellen verwendet wird. Die Solarzelle ist ein elektrisches Bauelement, das Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umwandelt. Die Solarzelle ist die kleinste Einheit zur Stromerzeugung in einem Photovoltaik-Modul. Fast 95 Prozent aller Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium.
Eine Solarzelle besteht aus zwei Schichten, einer negativ und einer positiv dotierten Lage. Fällt Licht auf die Zelle, entsteht Spannung zwischen den beiden Schichten. Schließt man einen Verbraucher an, fließt Gleichstrom.
Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM forscht federführend in den Bereichen Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik und Photovoltaik. Am Standort Halle (Saale) ist das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP im Entstehen, das weltweit einmalige Kristallisations- und Materialanalysezentrum, in dem gezielte Forschung und Entwicklung zu Silizium-Material durchgeführt wird.
Die Frage wurde beantwortet von:
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM Halle
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