a-Si:H
Lexikon der Photovoltaik-Begriffe
a-Si:H ist das chemische Kürzel für hydrogeniertes amorphes Silizium.
Aufgrund der Vielzahl an offenen – und daher reaktionsfreudigen – chemischen Bindungen hat reines amorphes Silizium a-Si keine hohe Lebensdauer; werden die Bindungen jedoch mit Wasserstoff (chemisch H) abgesättigt (“hydrogeniert”), entsteht das stabilere hydrogenierte amorphe Silizium, a-Si:H.
Eingesetzt wird a-Si:H als Halbleitermaterial in mikrometerdünnen Schichten, die bei der Produktion von Dünnschicht-Solarzellen auf metalllische oder Glasuntergründe aufgedampft werden (meist über Gasabscheidung). Die dünnen Schichten des hydrogenierten amorphen Siliziums sind bis zum Faktor 100 mal dünner als das Silizium in kristallinen Dickschichten konventioneller Solarzellen – hierdurch wird nicht allein an Material gespart. Im Gegensatz zu der komplexeren Herstellungsweise von konventionellen polykristallinen Dickschicht-Solarzellen über Blockguss oder Bridgman-Verfahren, Zersägen in Wafer und Zuschneiden von Solarzellen ist auch die Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen durch das Aufdampfen des Siliziums kostengünstiger.
Die Absorption von a-Si:H ist hochffizient, daher liegt der Wirkungsgrad von Dünnschichtzellen, die aus a-Si:H aufgebaut sind, mit 7-9% in der industriellen Fertigung (bei Laborversuchen wurden bereits Wirkungsgrade von 15% erreicht) nur leicht unter dem Wirkungsgrad von Silizium-Dickschichtzellen, die ca. 19-21% (in Laborversuche 25%) erreichen. Andererseits sind Dünnschicht-Solarzellen resistenter gegenüber Verschattungen oder Teilverschattungen, sie können auch diffuses Licht besser zur Solarstromproduktion nutzen.
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