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<!DOCTYPE html>

<title>Solarzelle</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading">Solarzelle</h1>

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</div>

Eine Solarzelle (fachsprachlich auch photovoltaische Zelle genannt) ist ein <a href="Elektrisches_Bauelement" title="Elektrisches Bauelement">elektrisches Bauelement</a>, eine <a href="Photodiode" title="Photodiode">Photodiode</a>, die <a href="Strahlungsenergie" title="Strahlungsenergie">Strahlungsenergie</a>, in der Regel <a href="Sonnenlicht" class="mw-redirect" title="Sonnenlicht">Sonnenlicht</a>, direkt in <a href="Elektrische_Energie" title="Elektrische Energie">elektrische Energie</a> <a href="Energiewandlung" class="mw-redirect" title="Energiewandlung">umwandelt</a>. Die Anwendung der Solarzelle ist die <a href="Photovoltaik" title="Photovoltaik">Photovoltaik</a>, wo sie als <a href="Stromquelle" title="Stromquelle">Stromquelle</a> dient. Die physikalische Grundlage der Umwandlung ist der <a href="Photoelektrischer_Effekt#Photovoltaischer_Effekt" title="Photoelektrischer Effekt">photovoltaische Effekt</a>, der ein Sonderfall des inneren <a href="Photoelektrischer_Effekt" title="Photoelektrischer Effekt">photoelektrischen Effekts</a> ist.

Es existieren viele verschiedene Zelltypen, die sowohl nach dem verwendeten <a href="Halbleiter" title="Halbleiter">Halbleitermaterial</a> als auch nach der Zelltechnologie (<a href="Wafer" title="Wafer">waferbasiert</a> oder <a href="D%C3%BCnnschichttechnik" title="Dünnschichttechnik">Dünnschicht</a>) unterschieden werden können. Wichtigstes Halbleitermaterial ist <a href="Silicium" title="Silicium">Silicium</a>, aus dem im Jahr 2023 etwa 97 % aller weltweit hergestellten Solarzellen gefertigt wurden; der Marktanteil von Dünnschichtzellen lag bei rund 3 %.<a href="#cite_note-1">[1]</a> Durch Reihenschaltung von einzelnen Solarzellen und abschließende Kapselung entstehen die zur Energieerzeugung verwendeten <a href="Solarmodul" title="Solarmodul">Solarmodule</a>.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einteilung">Einteilung</h2></div>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Übersicht">Übersicht</h3></div>

Solarzellen kann man nach verschiedenen Kriterien einordnen. Das gängigste Kriterium ist die Materialdicke. Dabei wird nach Dickschicht- und Dünnschichtzellen unterschieden.

Ein weiteres Kriterium ist das verwendete <a href="Halbleiter" title="Halbleiter">Halbleitermaterial</a>. Am häufigsten wird <a href="Silicium" title="Silicium">Silicium</a> eingesetzt. Daneben finden auch weitere Halbleiter Verwendung wie <a href="Cadmiumtellurid" title="Cadmiumtellurid">Cadmiumtellurid</a>, <a href="Galliumarsenid" title="Galliumarsenid">Galliumarsenid</a>. Bei sogenannten <a href="Tandem-Solarzelle" title="Tandem-Solarzelle">Tandem-Solarzellen</a> kommen Schichten unterschiedlicher Halbleiter zur Anwendung, beispielsweise <a href="Indiumgalliumarsenid" title="Indiumgalliumarsenid">Indiumgalliumarsenid</a> in Kombination mit <a href="Indiumgalliumphosphid" title="Indiumgalliumphosphid">Indiumgalliumphosphid</a>.

Die Kristallstruktur kann kristallin (<a href="Monokristallin" class="mw-redirect" title="Monokristallin">mono</a>-/<a href="Polykristall" title="Polykristall">polykristallin</a>) oder <a href="Amorphes_Material" title="Amorphes Material">amorph</a> sein.

Neben anorganischen Halbleitermaterialien gibt es auch <a href="Organische_Solarzelle" title="Organische Solarzelle">organische Solarzellen</a> und <a href="Gr%C3%A4tzel-Zelle" title="Grätzel-Zelle">Farbstoffsolarzellen</a> sowie anorganisch-organische Hybride.<a href="#cite_note-3">[3]</a> Die Entwicklung ist keineswegs abgeschlossen.

Manchmal werden auch zur Gewinnung von <a href="Prozessw%C3%A4rme" title="Prozesswärme">Wärme</a> eingesetzte <a href="Sonnenkollektor" class="mw-redirect" title="Sonnenkollektor">Sonnenkollektoren</a> umgangssprachlich fälschlicherweise als Solarzelle bezeichnet. Sie erzeugen aber keinen elektrischen Strom, sondern erwärmen Wasser (<a href="Boiler" class="mw-redirect" title="Boiler">Boiler</a>).

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Material">Material</h3></div>

<ol><li>Siliciumzellen

<ul><li>Dickschicht

<ul><li><a href="Monokristallin" class="mw-redirect" title="Monokristallin">Monokristalline</a> Siliciumzellen (c-Si) weisen im großtechnischen Einsatz einen Wirkungsgrad von über 25 % und eine <a href="Leistungsdichte" title="Leistungsdichte">Leistungsdichte</a> von 20 bis 50 W/kg auf. Die Technik gilt als gut beherrscht.</li>

<li><a href="Polykristall" title="Polykristall">Polykristalline</a> Zellen, auch Multikristalline Zellen genannt (poly-Si oder mc-Si), besitzen relativ kurze Energie-Rücklaufzeiten und wurden die verbreitetsten Zellen. Sie erreichen im großtechnischen Einsatz Wirkungsgrade von knapp 18 %. Der Verzicht auf das energie- und zeitaufwändige Rekristallisieren eines Einkristalls wird mit etwas geringeren Leistungen erkauft. Experimentelle Zellen erreichen Wirkungsgrade über 20 %.<a href="#cite_note-4">[4]</a></li></ul></li>

<li>Dünnschicht

<ul><li><a href="Amorphes_Silicium" title="Amorphes Silicium">Amorphes Silicium</a> (a-Si) erreichte ab den 1980er-Jahren den größten Marktanteil bei den Dünnschichtzellen. Sie sind bekannt von Kleinanwendungen wie Taschenrechnern. Die Modulwirkungsgrade liegen zwischen 5 und 7 % und haben eine Leistungsdichte bis ca. 2000 W/kg. Hier gibt es keine Materialengpässe selbst bei Produktion im Terawatt-Maßstab. Durch Tandem- und Tripelzellen mit teilweise unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit konnten neben der Steigerung des Wirkungsgrades um 10 bis 20 % die Degradationsprobleme verringert werden.</li>

<li>Kristallines Silicium, z. B. mikrokristallines Silicium (µc-Si), wird auch in Kombination mit amorphem Silicium als Tandemzellen eingesetzt und erreicht so höhere Wirkungsgrade bis zu erwarteten 15 %.<a href="#cite_note-5">[5]</a><a href="#cite_note-6">[6]</a> Hergestellt werden sie ähnlich wie Solarzellen aus amorphem Silicium. Durch die Kombination von zwei Solarzellen mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit (Bandlücke), wobei die vordere natürlich semitransparent sein muss, ist ein höherer Gesamtwirkungsgrad erreichbar. Allerdings ist bei einer einfach zu realisierenden Reihenschaltung die erforderliche Übereinstimmung der Ströme nur sehr unvollkommen zu erreichen. Solarzellen-Duos in einer unter Praxisbedingungen erfolgversprechenderen Parallelschaltung oder mit einer Anpasselektronik sind bisher nur als Laborexperiment bekannt.</li></ul></li>

<li>Si Wire Array (Laborstadium): Durch Bestücken einer Oberfläche mit dünnsten Drähten ist diese neue Solarzelle biegsam und benötigt nur 1 % der Siliciummenge verglichen mit herkömmlichen Solarzellen.<a href="#cite_note-7">[7]</a><a href="#cite_note-8">[8]</a><a href="#cite_note-9">[9]</a></li></ul></li>

<li><a href="III-V-Halbleiter" class="mw-redirect" title="III-V-Halbleiter">III-V-Halbleiter</a>-Solarzellen

<ul><li><a href="Galliumarsenid" title="Galliumarsenid">Galliumarsenid</a>-Zellen (GaAs) zeichnen sich durch hohe Wirkungsgrade (im Jahr 2009 experimentell bis 41,1 %<a href="#cite_note-10">[10]</a>), sehr gute Temperaturbeständigkeit, geringerem Leistungsabfall bei Erwärmung als kristalline Siliciumzellen und Robustheit gegenüber UV-Strahlung aus. Sie sind allerdings sehr teuer in der Herstellung. Eingesetzt werden sie häufig in der <a href="Raumfahrt" title="Raumfahrt">Raumfahrt</a> (Galliumindiumphosphid, (Ga,In)P/Galliumarsenid, GaAs/Germanium, Ge). Tripelzellen (<a href="Tandem-Solarzelle" title="Tandem-Solarzelle">Tandem-Solarzelle</a> mit drei <a href="Monolith" title="Monolith">monolithisch</a> gestapelten p-n-Übergängen) haben den höchsten kommerziell lieferbaren Wirkungsgrad von fast 30 %.<a href="#cite_note-11">[11]</a></li></ul></li>

<li><a href="II-VI-Halbleiter" class="mw-redirect" title="II-VI-Halbleiter">II-VI-Halbleiter</a>-Solarzellen

<ul><li><a href="Cadmiumtellurid" title="Cadmiumtellurid">CdTe</a>-Zellen sind großtechnisch durch <a href="Chemische_Badabscheidung" title="Chemische Badabscheidung">chemische Badabscheidung</a> (CBD) oder <a href="Chemische_Gasphasenabscheidung" title="Chemische Gasphasenabscheidung">chemische Gasphasenabscheidung</a> (CVD) sehr günstig herstellbar und finden Verwendung in <a href="#Dünnschichtzellen">Dünnschichtsolarzellen</a>; für eine Laborsolarzelle sind schon (19,6 ±0,4) %<a href="#cite_note-12">[12]</a> erreicht worden, Modul-Wirkungsgrade inzwischen (2007) bei 10 %, Langzeitverhalten noch nicht bekannt.</li></ul></li>

<li>I-III-VI-Halbleiter-Solarzellen

<ul><li><a href="CIS-Solarzelle" class="mw-redirect" title="CIS-Solarzelle">CIS-</a>, <a href="CIGS-Solarzelle" title="CIGS-Solarzelle">CIGS-Solarzellen</a> (Chalkopyrite) bestehen aus <a href="Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid" title="Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid">Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid</a> bzw. Kupfer-Indium-Disulfid. Dieses Material wird in <a href="#Dünnschichtzellen">Dünnschichtsolarzellen</a> angewendet – hier ist CIGS das leistungsstärkste Material mit Laborwirkungsgraden von mittlerweile 22,6 % (Juni 2016). Der Modul-Wirkungsgrad beträgt derzeit 17,4 % (Stand Februar 2012<a href="#cite_note-Q-Cells_2011_11_29-13">[13]</a>). 1999 konnte Siemens Solar die ersten Module zeigen. Verschiedenste Hersteller haben unterschiedliche Fertigungsverfahren entwickelt. Bisher hat trotz des hervorragenden Designs noch keiner nennenswerte Marktanteile erreicht. <a href="Indium" title="Indium">Indium</a> ist teuer und als Ressource beschränkt.</li></ul></li>

<li><a href="Organische_Solarzelle" title="Organische Solarzelle">Organische Solarzellen</a> (OPV): Die <a href="Organische_Chemie" title="Organische Chemie">organische Chemie</a> liefert Werkstoffe, die möglicherweise eine kostengünstige Fertigung von Solarzellen erlauben. Bisheriger Nachteil ist ihr derzeit noch schlechter <a href="Wirkungsgrad" title="Wirkungsgrad">Wirkungsgrad</a> von maximal 17,3 %<a href="#cite_note-14">[14]</a> und die recht kurze Lebensdauer (max. 5000 h) der Zellen.</li>

<li>Farbstoffzellen – <a href="Gr%C3%A4tzel-Zelle" title="Grätzel-Zelle">Grätzel-Zellen</a>, DSC oder DSSC (dye-sensitized (solar) cell) – nutzen organische Farbstoffe zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie; ein Vorgang, der an die Photosynthese anlehnt. Sie sind meistens lila. Diese Zellen liefern mit einem leitfähigen Polymer wie <a href="Polypyrrol" title="Polypyrrol">Polypyrrol</a> an der Kathode den besten Wirkungsgrad aller organischen Solarzellen von über 10 %, haben jedoch aufgrund aggressiver Elektrolyte eine begrenzte Lebensdauer.</li>

<li>Halbleiter-Elektrolytzellen: z. B. Kupferoxid/NaCl-Lösung. Sehr einfach herstellbare Zelle, jedoch in Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit limitiert.</li>

<li>Perowskit-Solarzellen: Diese Solarzellen können lösungsmittelbasiert und somit relativ günstig hergestellt werden.<a href="#cite_note-15">[15]</a> Zudem sind die Wirkungsgrade von im Labor gebauten Zellen mit Siliciumzellen vergleichbar.<a href="#cite_note-16">[16]</a> Allerdings gibt es noch Probleme in der Stabilität, der Skalierbarkeit und der nötigen Verwendung von giftigen Stoffen wie z. B. <a href="Blei" title="Blei">Blei</a>.<a href="#cite_note-17">[17]</a></li></ol>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Materialverfügbarkeit">Materialverfügbarkeit</h3></div>

<a href="Silicium" title="Silicium">Silicium</a>, der Grundstoff für die Solarzellen, steht in nahezu unbegrenzter Menge zur Verfügung. Silicium kommt in der Natur als Siliciumoxid (Quarz) oder <a href="Silicat" class="mw-redirect" title="Silicat">Silicat</a> vor und wird vom Sauerstoff unter hoher Temperatur getrennt. Daneben benötigen Siliciumzellen eine Kontaktschicht, die in herkömmlichen Zellen zumeist aus <a href="Silber" title="Silber">Silber</a> besteht; ein Metall, das nur in begrenztem Maße zur Verfügung steht. Da Silber zudem teuer ist, wurden Alternativen zur Silbernutzung entwickelt und in den Markt eingeführt, insbesondere auf Basis von <a href="Aluminium" title="Aluminium">Aluminium</a> und <a href="Kupfer" title="Kupfer">Kupfer</a>. Diese stehen in großen Mengen zur Verfügung und sind in Bezug auf Materialverfügbarkeit auch bei Einsatz im TW-Bereich unkritisch.<a href="#cite_note-18">[18]</a> Mit Stand 2019 existieren auch Hocheffizienz-Zellen, die ohne Silber zur Kontaktierung auskommen.<a href="#cite_note-19">[19]</a>

Bei seltenen Solarzellenmaterialien wie etwa <a href="Indium" title="Indium">Indium</a>, <a href="Gallium" title="Gallium">Gallium</a>, <a href="Tellur" title="Tellur">Tellur</a> und <a href="Selen" title="Selen">Selen</a> überschreitet der weltweite Verbrauch (Indium etwa 850 Tonnen, bei Gallium etwa 165 Tonnen) die jährliche Produktionsmenge.<a href="#cite_note-20">[20]</a> Auffallend war der stark steigende Verbrauch von Indium in Form von <a href="Indiumzinnoxid" title="Indiumzinnoxid">Indiumzinnoxid</a> in der <a href="Fl%C3%BCssigkristallanzeige" title="Flüssigkristallanzeige">Flüssigkristall</a>- und <a href="OLED" class="mw-redirect" title="OLED">OLED</a>-Bildschirmherstellung sowie die Verwendung von Gallium und Indium in der Produktion von <a href="Leuchtdiode" title="Leuchtdiode">Leuchtdioden</a> zur Produktion energiesparender Leuchtmittel und als Hintergrundbeleuchtung für Flachbildschirme.

Bei dem auch bei der Herstellung von Leuchtdioden bedeutsamen Indium wird einerseits bis 2035 mit einem Versiegen der Ressourcen gerechnet,<a href="#cite_note-21">[21]</a> da sich die theoretischen Indiumvorräte im Jahr 2006 auf nur 6000 Tonnen, die ökonomisch abbaubaren Reserven auf sogar nur 2800 Tonnen beliefen.<a href="#cite_note-22">[22]</a> Andere Quellen reden von 50.000 Tonnen und Speisung des Verbrauchs aus Recycling.<a href="#cite_note-23">[23]</a> Die Sekundärproduktion, also das Recycling, übertrifft die Primärproduktion und lag im Jahr 2008 bei 800 Tonnen.<a href="#cite_note-24">[24]</a>

Die Situation bei Selen und beim noch selteneren Tellur (beide <a href="Halbmetall" class="mw-redirect" title="Halbmetall">Halbmetalle</a> liegen in geringer Konzentration im Anodenschlamm der Kupferelektrolyse vor) erscheint auf den ersten Blick weniger kritisch, da die Kupferproduzenten derzeit nur einen Teil des in Metallelektrolyse anfallenden Anodenschlamms zur Selen- oder Tellurgewinnung einsetzen. Die ökonomisch erschließbaren Selenreserven werden auf 82.000 Tonnen, die Tellurreserven auf 43.000 Tonnen geschätzt. Dies ist wenig, selbst im Vergleich zu den Reserven des ebenfalls nicht besonders häufigen Buntmetalls Kupfer von 550 Millionen Tonnen.

Die Produktionsprozesse, in denen Gallium, Indium, Selen und Tellur eingesetzt werden, verfügen über eine ungünstige Materialökonomie und müssen verbessert werden.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Bauformen">Bauformen</h3></div>

Neben dem Material ist die Bauweise von Bedeutung. Man unterscheidet Solarzellen nach ihren Oberflächenstrukturierungen, den Kontaktierungen auf Vorder- und Rückseite sowie ihren Schichtstrukturen (z. T. bedingt durch Materialkombinationen unterschiedlicher Absorptionswellenlängen, wodurch der Wirkungsgrad der Gesamtanordnung erhöht werden kann, indem das Sonnenspektrum optimal ausgenutzt wird); Näheres dazu weiter unten unter „Typen von Silicium-Solarzellen“ und „Andere Solarzellentypen“.

Derzeit sind kommerziell erhältliche Solarzellen aus <a href="Halbleitertechnologie" class="mw-redirect" title="Halbleitertechnologie">Halbleitermaterialien</a>, überwiegend aus Silicium. Auch III/V-Halbleitermaterialien werden verwendet (unter anderem an Raumsonden). Wegen ihrer hohen Kosten werden sie für terrestrische Anwendungen in <a href="Konzentrator" title="Konzentrator">Konzentrator</a>-Systemen verwendet. <a href="Polymer" title="Polymer">Polymere</a> Solarzellen befinden sich noch in der Forschung.

Halbleitersolarzellen müssen zur Energiegewinnung zu <a href="Solarmodul" title="Solarmodul">Solarmodulen</a> verschaltet werden. Kristalline Zellen werden dafür mit <a href="Leiterbahn" title="Leiterbahn">Leiterbahnen</a> an Vorder- und Rückseite in <a href="Reihenschaltung" title="Reihenschaltung">Reihe</a> geschaltet. Die Spannung der Einzelzellen von ca. 0,5 V unter Belastung und 0,64 V im Leerlauf addiert sich dabei. Bei der heute üblichsten Anzahl von 60 Zellen entsteht ein Modul mit einer typischen Arbeitsspannung von 30 V und einer Leerlaufspannung von 38,4 V. Solch ein Modul aus 6+″-Zellen liefert dabei etwa 230–260 W Leistung bei Standard-Testbedingungen (STC). Diese Solarmodule können selbst wieder mittels integrierter spezieller Steckverbinder an Kabeln einfach in Reihe geschaltet werden, um die Leistung zu erhöhen. Dabei werden Leerlaufspannungen bis zu 1000 V bei Umgebungstemperaturen unter −10 °C als maximal zulässiger Grenzwert erreicht. Als Schutz vor einem <a href="Lawinendurchbruch" title="Lawinendurchbruch">Lawinendurchbruch</a> in den einzelnen Zellen (etwa bei Teilabschattung durch herabgefallenes Laub) müssen parallel zu den Zellen zusätzlich <a href="Bypass-Diode" class="mw-redirect" title="Bypass-Diode">Bypass-Dioden</a> vorgesehen werden, die die abgeschatteten Zellen elektrisch überbrücken. In <a href="Generatoranschlusskasten" title="Generatoranschlusskasten">Generatoranschlusskästen</a> kann in Großanlagen eine Parallelschaltung über Sicherungen zur weiteren Leistungssteigerung erfolgen.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Formen_und_Größen">Formen und Größen</h3></div>

Zu Beginn der <a href="Kommerzialisierung" title="Kommerzialisierung">Kommerzialisierung</a> der <a href="Solartechnik" title="Solartechnik">Solartechnik</a> wurden häufig runde Zellen eingesetzt, deren Ursprung von den meist runden Siliciumstäben der Computerindustrie herrührt. Inzwischen ist diese Zellenform nicht mehr anzutreffen, stattdessen werden quadratische Zellen oder fast quadratische mit mehr oder weniger abgeschrägten Ecken eingesetzt. Während sich zu Beginn der Entwicklung branchenweit standardisierte Zellformate für jeweils mehrere Jahre etablieren konnten, ist die neuere Entwicklung von schnelleren Wechseln sowie mehreren parallel verbreiteten Zellformaten geprägt.<a href="#cite_note-:2-25">[25]</a>

Zellen mit einer größeren Kantenlänge (210 mm) wurden eine Zeitlang avisiert, sie weisen jedoch bei gleicher Waferdicke eine höhere Bruchrate auf und führen wegen der höheren Stromstärke potentiell zu größeren ohmschen Verlusten; daher lohnt sich ihre Herstellung nicht.

<caption>Übersicht der Standard-Waferformate<a href="#cite_note-:2-25">[25]</a><a href="#cite_note-26">[26]</a>

</caption>

<th>Bezeichnung

</th>

<th>

</th>

<th>

</th>

<th>M0

</th>

<th>M2

</th>

<th>M3

</th>

<th>M4

</th>

<th>M5

</th>

<th>M6

</th>

<th>M10

</th>

<th>M12

</th></tr>

<tr>

<td>Kantenlänge [mm]

</td>

<td>100

</td>

<td>125

</td>

<td>156

</td>

<td>156,75

</td>

<td>158,75

</td>

<td>161,7

</td>

<td>165

</td>

<td>166

</td>

<td>182

</td>

<td>210

</td></tr>

<tr>

<td>Marktpräsenz

</td>

<td>1983

–

1996

</td>

<td>

</td>

<td>

</td>

<td>

</td>

<td>

</td>

<td>

</td>

<td>

</td>

<td>

</td>

<td>

</td>

<td>

</td></tr></tbody></table>

Durch Sägen der fertig prozessierten Zellen entstehen für spezielle Anwendungen im Kleingerätebereich auch Zellen mit kleineren Kantenlängen. Sie liefern annähernd die gleiche Spannung wie die großen Zellen, jedoch entsprechend der kleineren Fläche einen kleineren Strom.

Im inzwischen nicht mehr eingesetzten EFG-Verfahren wurden auch Zellen hergestellt, bei denen die Seiten des entstehenden Rechtecks nicht die gleichen Längen haben.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Funktionsprinzip">Funktionsprinzip</h3></div>

Solarzellen aus Halbleitermaterialien sind im Prinzip wie großflächige <a href="Photodiode" title="Photodiode">Photodioden</a> aufgebaut. Sie werden jedoch nicht als <a href="Strahlungsdetektor" title="Strahlungsdetektor">Strahlungsdetektor</a>, sondern als <a href="Stromquelle" title="Stromquelle">Stromquelle</a> betrieben. Die Besonderheit von Halbleitern ist, dass durch zugeführte <a href="Energie" title="Energie">Energie</a> (<a href="Photon" title="Photon">Photonen</a>, elektromagnetische Strahlung) in ihnen freie <a href="Ladungstr%C3%A4ger_(Physik)" title="Ladungsträger (Physik)">Ladungsträger</a> erzeugt werden können (<a href="Elektron" title="Elektron">Elektronen</a> und <a href="Defektelektron" title="Defektelektron">Löcher</a>, siehe <a href="Rekombination_(Physik)#Rekombination_im_Halbleiter" title="Rekombination (Physik)">Generation</a>). Um aus diesen Ladungen einen <a href="Elektrischer_Strom" title="Elektrischer Strom">elektrischen Strom</a> zu erzeugen, ist es nötig, die erzeugten freien Ladungsträger in unterschiedliche Richtungen zu lenken; dies geschieht sehr häufig durch ein internes <a href="Elektrisches_Feld" title="Elektrisches Feld">elektrisches Feld</a>, welches durch einen <a href="P-n-%C3%9Cbergang" title="P-n-Übergang">p-n-Übergang</a> erzeugt werden kann.

Je nach Bauform der Solarzelle sind für die Erzeugung des Photostroms unterschiedliche Transportmechanismen relevant: Es gibt halbleiterbasierte Zellen, die ausschließlich auf <a href="Driftgeschwindigkeit" title="Driftgeschwindigkeit">Drift</a> beruhen, und andere, bei denen zusätzlich noch <a href="Diffusion" title="Diffusion">Diffusion</a> beteiligt ist. Bei organischen Solarzellen hingegen sind andere Mechanismen zur Erzeugung, Separation und Auskopplung freier Ladungsträger relevant (siehe <a href="Organische_Solarzelle#Funktionsprinzip" title="Organische Solarzelle">Organische Solarzelle#Funktionsprinzip</a>).

Bei typischen kristallinen Siliciumsolarzellen mit Waferdicken von rund 200 µm ist der größte Teil des lichtabsorbierenden Materials feldfrei, er wird Basis genannt. In der Basis diffundieren die optisch angeregten <a href="Minorit%C3%A4tsladungstr%C3%A4ger" title="Minoritätsladungsträger">Minoritätsladungsträger</a> (Elektronen bei p-dotierter Basis bzw. Löcher bei n-dotierter Basis) frei umher. (Die bei der Lichtabsorption mit angeregten <a href="Majorit%C3%A4tsladungstr%C3%A4ger" title="Majoritätsladungsträger">Majoritätsladungsträger</a> spielen für die Funktionsweise der Solarzelle keine Rolle.) Sobald Minoritätsladungsträger die <a href="Raumladungszone" title="Raumladungszone">Raumladungszone</a> des p-n-Übergangs erreichen, werden sie durch das elektrische Feld zur anderen Seite des p-n-Übergangs hin beschleunigt und so von den Majoritätsladungsträgern der Basis getrennt; letztere werden vom elektrischen Feld des p-n-Übergangs aufgrund ihrer entgegengesetzten Ladung zurückgehalten. Diese Solarzellen erreichen eine hohe Photostromausbeute, wenn die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger groß im Verhältnis zur Dicke der Basis ist und die Rückseite der Solarzelle entweder ein sogenanntes Back Surface Field (BSF) aufweist oder dielektrisch passiviert ist, wodurch die Rekombinationsverluste reduziert werden.

Bei Solarzellen, die aus einem Material mit kleiner Diffusionslänge bestehen, reicht die Raumladungszone mit dem elektrischen Feld möglichst weit in das Material hinein. Dies wird durch gezielte <a href="Dotierung" title="Dotierung">Dotierung</a> des Materials eingestellt (siehe <a href="Halbleitertechnologie" class="mw-redirect" title="Halbleitertechnologie">Halbleitertechnologie</a>). Um das gewünschte Profil zu erzeugen, wird gewöhnlich eine dünne Oberflächenschicht stark n-dotiert, die dickere Schicht darunter schwach p-dotiert. Das hat eine Raumladungszone mit hoher Weite zur Folge. Wenn in dieser Zone nun Photonen einfallen und Elektron-Loch-Paare erzeugen (<a href="Photoeffekt#Innerer_photoelektrischer_Effekt" class="mw-redirect" title="Photoeffekt">innerer Photoeffekt</a>), so werden durch das elektrische Feld die Löcher zum untenliegenden p-Material beschleunigt und umgekehrt die Elektronen zum n-Kontakt auf der (sonnenzugewandten) Oberseite.

Ein Teil der Minoritätsladungsträger <a href="Rekombination_(Physik)" title="Rekombination (Physik)">rekombiniert</a>, ihre Anregungsenergie geht dabei in Wärme verloren. Weitere Verluste entstehen aufgrund des unvermeidlichen Serienwiderstands. Der Photostrom kann direkt von einem Verbraucher benutzt, in einem <a href="Akkumulator" title="Akkumulator">Akkumulator</a> zwischengespeichert oder mit einem netzgeführten <a href="Solarwechselrichter" title="Solarwechselrichter">Solarwechselrichter</a> in das <a href="Stromnetz" title="Stromnetz">Stromnetz</a> eingespeist werden. Die elektrische Spannung bei maximaler Leistung (<a href="Maximum_Power_Point" class="mw-redirect" title="Maximum Power Point">Maximum Power Point</a>, <a href="Leistungsanpassung" title="Leistungsanpassung">Leistungsanpassung</a>) liegt bei den gebräuchlichsten Zellen (kristalline Siliciumzellen) bei etwa 0,5 V.

Die Struktur von Solarzellen wird zudem so angepasst, dass möglichst viel Licht eingefangen wird und es in der aktiven Schicht (Basis bzw. schwach dotierter Bereich) freie Ladungsträger erzeugen kann. Dazu muss die Deckelektrode transparent sein, die Kontakte zu dieser Schicht müssen möglichst schmal sein, auf der Oberseite wird eine <a href="Antireflexionsschicht" class="mw-redirect" title="Antireflexionsschicht">Antireflexionsschicht</a> (zur Verringerung des <a href="Reflexionsgrad" title="Reflexionsgrad">Reflexionsgrades</a>) aufgetragen, ggf. wird die Rückseite verspiegelt. Die Antireflexionsschicht sorgt für die typisch bläuliche bis schwarze Farbe von Solarzellen. Unbeschichtete Solarzellen haben dagegen ein silbrig-graues Erscheinungsbild.

Manchmal wird die Vorderseite strukturiert oder aufgeraut. Wegen dieses Vorteils wurden ursprünglich Wafer mit Fehlern beim Schleifprozess o. a. als Ausgangsmaterial für Solarzellen verkauft. <a href="Schwarzes_Silicium" title="Schwarzes Silicium">Schwarzes Silicium</a> hat eine aufgeraute, nadelförmige Oberfläche, die sehr geringe Reflexionen aufweist.

Die Antireflexschicht wird bei modernen Solarzellen aus Siliciumnitrid mittels PE-<a href="Chemische_Gasphasenabscheidung" title="Chemische Gasphasenabscheidung">CVD</a>-Verfahren hergestellt. Die Schichtdicke beträgt dabei ca. 70 nm (λ/4 bei einem <a href="Brechungsindex" title="Brechungsindex">Brechungsindex</a> von 2,0). Darüber hinaus kommen noch Antireflexschichten aus <a href="Siliciumdioxid" title="Siliciumdioxid">Siliciumdioxid</a> und <a href="Titandioxid" class="mw-redirect" title="Titandioxid">Titandioxid</a>, die beispielsweise per AP-CVD-Verfahren aufgebracht werden, zur Anwendung.

Über die Schichtdicke wird auch die Farbe bestimmt (<a href="Interferenzfarbe" class="mw-redirect" title="Interferenzfarbe">Interferenzfarbe</a>). Eine möglichst hohe Gleichmäßigkeit der Beschichtungsstärke ist dabei wichtig, da bereits Schwankungen um einige Nanometer in der Schichtstärke den Reflexionsgrad erhöhen. Blaue Reflexion ergibt sich aus der Einstellung der Antireflexschicht auf den roten Teil des Spektrums – der bevorzugten Absorptionswellenlänge des Siliciums. Prinzipiell sind jedoch auch beispielsweise rote, gelbe oder grüne Solarzellen auf diese Weise für spezielle architektonische Anwendungen herstellbar, sie haben jedoch einen schlechteren Wirkungsgrad.

Im Falle von Siliciumnitrid und Siliciumdioxid erfüllt die Antireflexschicht dabei noch die Funktion einer Passivierungsschicht, die die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit herabsetzt. Die an der Oberfläche erzeugten Ladungsträger können dadurch – vereinfacht ausgedrückt – nicht so schnell rekombinieren, und die erzeugte Ladung kann als Strom abgeleitet werden.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Geschichte">Geschichte</h2></div>

<div class="hauptartikel" role="navigation">→ Hauptartikel: <a href="Geschichte_der_Photovoltaik" title="Geschichte der Photovoltaik">Geschichte der Photovoltaik</a></div>

Den Beginn der Nutzung der Sonne zur Gewinnung von elektrischer Energie kann man grob in das Jahr 1839 datieren. Der Franzose <a href="Alexandre_Edmond_Becquerel" title="Alexandre Edmond Becquerel">Alexandre Edmond Becquerel</a> stellte fest, dass eine <a href="Batterie_(Elektrotechnik)" title="Batterie (Elektrotechnik)">Batterie</a>, wenn man sie dem Sonnenlicht aussetzt, eine höhere Leistung hat als ohne Sonnenlicht. Er nutzte den Potentialunterschied zwischen einer verdunkelten und einer belichteten Seite einer chemischen Lösung, in die er zwei Platinelektroden eintauchte. Als er nun diese Konstruktion in die Sonne stellte, beobachtete er, dass ein Strom zwischen den zwei Elektroden entstand. So entdeckte er den photovoltaischen Effekt, konnte ihn allerdings noch nicht erklären. Später wies man nach, dass auch andere Materialien wie Kupfer photoleitfähig sind.

Die Photoleitfähigkeit wurde bei <a href="Selen" title="Selen">Selen</a> 1873 nachgewiesen. Zehn Jahre später wurde die erste „klassische“ Photozelle aus Selen gefertigt. Wiederum zehn Jahre später, 1893, wurde die erste Solarzelle zur Erzeugung von Elektrizität gebaut.

1904 entdeckte der österreichisch-ungarische Physiker <a href="Philipp_Lenard" title="Philipp Lenard">Philipp Lenard</a>, dass Lichtstrahlen beim Auftreffen auf bestimmte Metalle Elektronen aus deren Oberfläche herauslösen und lieferte damit die ersten Erklärungen für den Effekt der Photovoltaik. Ein Jahr später erhielt er den Nobelpreis für Physik für die Erforschung des Durchganges von Kathodenstrahlen durch Materie und für seine Elektronentheorie.

Den endgültigen Durchbruch schaffte 1905 <a href="Albert_Einstein" title="Albert Einstein">Albert Einstein</a>, als er mit Hilfe der Quantentheorie die gleichzeitige Existenz des Lichtes sowohl als Welle als auch als Teilchen erklären konnte. Bis dahin glaubte man, dass Licht nur als eine Energie mit unterschiedlicher Wellenlänge auftritt. Doch Einstein stellte in seinen Versuchen, die Photovoltaik zu erklären, fest, dass sich Licht in manchen Situationen genauso wie ein Teilchen verhält, und dass die Energie jedes Lichtteilchens oder Photons nur von der Wellenlänge des Lichts abhängt. Er beschrieb das Licht als eine Ansammlung von Geschossen, die auf das Metall treffen. Wenn diese Geschosse genügend Energie besitzen, wird ein freies Elektron, das sich im Metall befindet und von einem Photon getroffen wird, vom Metall gelöst. Außerdem entdeckte er, dass die maximale kinetische Energie der losgelösten Elektronen von der <a href="Intensit%C3%A4t_(Physik)" title="Intensität (Physik)">Intensität</a> des Lichtes unabhängig ist und nur durch die Energie des auftreffenden Photons bestimmt wird. Diese Energie hängt wiederum nur von der Wellenlänge (oder der Frequenz) des Lichtes ab. Für seine Arbeit zum photoelektrischen Effekt erhielt er 1921 den Nobelpreis für Physik.

Die Entdeckung des <a href="P-n-%C3%9Cbergang" title="P-n-Übergang">p-n-Übergangs</a> (Kristallgleichrichters) an Silicium im Jahre 1939 durch <a href="Russell_S._Ohl" title="Russell S. Ohl">Russell S. Ohl</a>, einem Mitarbeiter der <a href="Bell_Laboratories" title="Bell Laboratories">Bell Laboratories</a>, führte in den folgenden Jahren zur Entwicklung der <a href="Elektrisches_Bauelement" title="Elektrisches Bauelement">elektrischen Bauelemente</a> aus <a href="Halbleiter" title="Halbleiter">Halbleiterwerkstoffen</a>, insbesondere zur <a href="Photodiode" title="Photodiode">Photodiode</a>, die als Photoelement Licht direkt in Strom wandelt. Bei Bell erkannte man schnell den Nutzen dieser Entdeckung zur Versorgung des Telefonnetzes von ländlichen Regionen mit Strom, was bis dahin noch mit Batterien geschah. Die Bell-Mitarbeiter <a href="Daryl_Chapin" title="Daryl Chapin">Daryl Chapin</a>, <a href="Calvin_Souther_Fuller" title="Calvin Souther Fuller">Calvin Souther Fuller</a> und <a href="Gerald_Pearson" title="Gerald Pearson">Gerald Pearson</a>, entwickelten 1953 die erste mit <a href="Arsen" title="Arsen">Arsen</a> dotierte „großflächige“ Photodiode (damals wenige Quadratzentimeter), eine Solarzelle auf Siliciumbasis, die einen Wirkungsgrad von etwa 4 % besaß. Durch den Wechsel des Dotierungsmittels konnte der Wirkungsgrad auf etwa 6 % erhöht werden. Am 25. April 1954 präsentierten sie die Ergebnisse – als solarbetriebenes Radio sowie als solarbetriebener Funksender – der Öffentlichkeit.<a href="#cite_note-NYT1954-04-26-28">[28]</a><a href="#cite_note-29">[29]</a>

Die Raumfahrt erkannte sehr schnell den Nutzen der Solartechnik und rüstete 1958 zum ersten Mal einen <a href="Satellit_(Raumfahrt)" title="Satellit (Raumfahrt)">Satelliten</a> mit Solarzellen aus. <a href="Vanguard-Projekt" title="Vanguard-Projekt">Vanguard 1</a> startete am 17. März 1958 und war erst der vierte Satellit überhaupt. Er besaß ein Solarpanel, welches mit 108 Silicium-Solarzellen ausgestattet war, die als Ladestation der Akkus, nicht jedoch zur direkten Stromversorgung dienten. Ihr Wirkungsgrad wurde zu 10,5 % berechnet. Die Konstrukteure hatten eine geringere Energieausbeute und eine kürzere Lebensdauer angenommen, so dass man diesen Satelliten nicht mit einem „Ausschalter“ versehen hatte. Erst nach acht Jahren stellte der Satellit aufgrund von Strahlenschäden seinen Betrieb ein. Im Jahr 1960 begannen mit einem Versuchsflugzeug der <a href="NASA" title="NASA">NASA</a>, einem <a href="English_Electric_Canberra" title="English Electric Canberra">B-57</a>-Bomber, Kalibrierungen der Solarzellen durch standardisierte Flüge von großer Höhe absteigend auf geringere Höhen.<a href="#cite_note-30">[30]</a>

Kurz darauf entstand die CdS-Cu2S-Solarzelle, die bis Anfang der 1990er noch in Satelliten eingesetzt wurden. Heutige Satelliten sind zum Vergleich mit Vanguard I mit rund 40.000 Solarzellen ausgestattet.

Im Weltraum steht der natürlichen Sonnenstrahlung im Vergleich zur Erdoberfläche nichts entgegen, keine Wolkendecken und keine die Strahlung absorbierende und mehr oder weniger verschmutzte Atmosphäre, die das Sonnenlicht behindert. Andererseits führen die extremen Strahlungsverhältnisse im Weltraum zu einer stärkeren Degradation der Solarzellen, als es auf der Erde der Fall ist. Seither versuchen Industrie und Forschung, immer größere Wirkungsgrade zu erreichen und zugleich die Degradation und Strahlungsresistenz zu verbessern.

Üblicherweise werden <a href="Raumsonde" title="Raumsonde">Raumsonden</a> im inneren Sonnensystem durch Solarzellen mit Strom versorgt. Heutige für Raumfahrtzwecke verwendete Solarzellen sind nicht nur 50 % effizienter, sondern auch strahlungsresistenter als die noch vor 20 Jahren verwendeten Siliciumzellen.<a href="#cite_note-31">[31]</a> Deshalb konnte im Jahr 2011 die Raumsonde <a href="Juno_(Raumsonde)" title="Juno (Raumsonde)">Juno</a> als erste mit Solarzellen ausgerüstete Raumsonde zum in Strahlung getauchten Planeten <a href="Jupiter_(Planet)" title="Jupiter (Planet)">Jupiter</a> starten.

Durch die Verwendung reineren Siliciums und besserer Dotierungsmöglichkeiten wurde der Wirkungsgrad gesteigert und die Lebensdauer erhöht. Mandelkorn und Lamneck verbesserten 1972 die Lebensdauer der Zellen durch eine Reflexion der Minoritätsladungsträger, indem sie ein sogenanntes back surface field (BSF) in die p-leitende Schicht einbrachten. 1973 stellten Lindmayer und Ellison die sog. violette Zelle vor, die bereits einen Wirkungsgrad von 14 % besaß. Durch das Reduzieren des Reflexionsvermögens wurde 1975 der Wirkungsgrad auf 16 % gesteigert. Diese Zellen heißen CNR-Solarzellen (englisch: Comsat Non Reflection; Comsat = Telefonsatellit) und wurden für Satelliten entwickelt. Inzwischen sind von Green sowie an der Stanford-Universität und bei Telefunken Solarzellen mit Wirkungsgraden um 20 % entwickelt worden. Der theoretische Wirkungsgrad für Silicium-Solarzellen liegt bei 29 % für die Strahlungsverhältnisse in mittleren Breiten. Zu den Wirkungsgraden siehe auch <a href="#Technische_Merkmale">technische Merkmale</a>.

Maßgeblicher Anstoß für diese Entwicklung war Anfang der Siebziger die Vervierfachung des <a href="%C3%96lpreis" title="Ölpreis">Ölpreises</a>. Nach dieser Preissteigerung rief <a href="Richard_Nixon" title="Richard Nixon">Richard Nixon</a> 1974 ein Forschungsprogramm ins Leben, welches sich mit regenerativen Energien auseinandersetzte. Bis dahin kostete jedes Watt 200 Dollar und war somit nicht konkurrenzfähig. Um die Akzeptanz und das Vertrauen bei der Bevölkerung zu gewinnen, wurden Anfang der 1980er Rennen mit Solarmobilen ausgetragen, und im Juli 1981 überquerte ein mit Solarkraft angetriebenes <a href="Solarflugzeug#Solar_Challenger" title="Solarflugzeug">Flugzeug</a> den Ärmelkanal.

Dünnschichtmodule aus amorphem Silicium ermöglichten die autonome Versorgung von Taschenrechnern, Uhren und anderen Kleinverbrauchern.

Module mit kristallinen Zellen wurden zunächst für Insel-Systeme mit 12 V Systemspannung auf der Basis einer Bleibatterie genutzt. Ab 1990 begann in Deutschland mit dem <a href="1000-D%C3%A4cher-Programm" title="1000-Dächer-Programm">1000-Dächer-Programm</a> der großflächige Einsatz in netzgekoppelten Systemen.

Bis gegen Ende der 1990er Jahre waren Zellen mit etwa 100 mm Kantenlänge (im <a href="Fachjargon" class="mw-redirect" title="Fachjargon">Fachjargon</a> auch Vier-Zoll-Zellen genannt) und 36 Zellen pro Modul für 12-V-Systeme die üblichste Baugröße. Danach wurden 125-mm-Zellen (5") verstärkt für Module mit 72 Zellen für 24 V Systemspannung genutzt, und seit etwa 2002 sind 156-mm-Zellen (Kantenlänge 156 mm bzw. 6 Zoll) für Standardmodule mit typisch 60 Zellen die gängige Größe.<a href="#cite_note-32">[32]</a> Versuche zur Einführung von 8"-Zellen wurden abgebrochen, da die mechanische Stabilität eine Erhöhung der Waferdicke und damit des Materialeinsatzes erfordert hätte.

Ab 2007 lösten Dünnschichtmodule mit Zellen aus CdTe der Firma <a href="First_Solar" title="First Solar">First Solar</a> einen Preisrutsch für Solarmodule aus. Werke für Module mit CIS- und CIGS-Zellen wurden aufgebaut. Seit 2012 dominieren aufgrund ihres günstigen Preises chinesische Module aus kristallinem Silicium den Markt.

2021 betrug Chinas Weltmarktanteil bei Solarmodulen 75 Prozent, 85 Prozent bei -zellen und 97 Prozent bei Wafern. Laut einer Ende Dezember 2022 durch das chinesische Handelsministerium veröffentlichten Liste sollen Maschinen für Rohstoffe und Vorprodukte von Solarmodulen nur noch beschränkt exportiert werden dürfen.<a href="#cite_note-33">[33]</a>

<div class="sieheauch" role="navigation" style="font-style:italic;">Siehe auch: <a href="Solarindustrie#Solarmarkt-_und_Solarherstellerkrise_ab_ca._2010" title="Solarindustrie">„Solarmarkt- und Solarherstellerkrise ab ca. 2010“ im Artikel Solarindustrie</a></div>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Kostenreduktion_und_Wachstum_der_weltweiten_Installationen">Kostenreduktion und Wachstum der weltweiten Installationen</h3></div>

Inflationsbereinigt betrugen Mitte der 1970er Jahre die Modulkosten 96 US-Dollar pro Watt. Verbesserungen in der Herstellung und eine enorme Vergrößerung der produzierten Menge führten zu einer Reduzierung auf ca. 70 US-Cent pro Watt Anfang 2016.<a href="#cite_note-34">[34]</a> Die Kosten für die Systemperipherie (englisch balance of system, BOS) waren einige Zeit sogar höher als die der Module. Im Jahr 2010 konnten große Freiflächenanlagen für 3,40 US-Dollar pro Watt gebaut werden, bei etwa gleich großen Modul- und BOS-Kosten.<a href="#cite_note-35">[35]</a>

Wegen der industriellen Verwendung immer größerer Si-Einkristalle wurden die älteren Maschinen günstiger. Die Zellgröße nahm entsprechend der Verfügbarkeit der entsprechenden Ausrüstung zu. Während in den Modulen in den 1990er und den frühen 2000er Jahren noch Zellen mit 125 mm Kantenlänge verbaut wurden, setzten sich danach die Zellen mit 156 mm Kantenlänge durch. Die Massenproduktion von Flachbildschirmen machte großflächige Glasplatten kostengünstig verfügbar.

Während der 1990er wurden vermehrt Zellen aus multikristallinem Material hergestellt. Diese Zellen besitzen zwar geringere Wirkungsgrade als die monokristallinen, sind jedoch viel günstiger in der Herstellung, was unter anderem an einem geringeren Energieaufwand liegt. Mitte der 2000er Jahre dominierten Multi-Zellen den Markt günstiger Module. Die hohen Silicium-Preise Mitte der 2000er Jahre führten zudem zu einem Rückgang des Siliciumverbrauchs: 2004 waren es 16 Gramm pro Watt, bei Waferdicken um die 300 Mikrometern. Dagegen waren es 2010 nur noch 7 Gramm pro Watt, bei Waferdicken von ca. 180 Mikrometern.<a href="#cite_note-ISE-PV-report-36">[36]</a>

Richard Swanson hatte schon Jahre vor 2012 die These formuliert, dass sich die Zellpreise um 20 % verringern je Verdopplung der Herstellungsmenge von Solarmodulen.<a href="#cite_note-Econ1-37">[37]</a>

Module aus kristallinem Silicium dominieren den Weltmarkt (2015: ca. 93 % Marktanteil laut ISE Photovoltaics Report,<a href="#cite_note-ISE-PV-report-36">[36]</a> Seite 4), die größten Mengen werden in China und Taiwan hergestellt. Ende 2011 brach die Nachfrage in Europa ein, woraufhin auch die Modulpreise sanken, und zwar auf 1,10 US-Dollar pro Watt; bereits Ende 2012 erreichten die Preise 0,62 $/Watt.<a href="#cite_note-38">[38]</a> Im Sommer 2024 betrugen die Modulkosten im europäischen Raum meist unter 20 Eurocents pro Watt<a href="#cite_note-39">[39]</a> oder bei monokristallinen Panels 20 bis 40 Eurocents.<a href="#cite_note-40">[40]</a>

Die weltweit installierte PV-Kapazität erreichte 2014 etwa 177 <a href="Watt_Peak" title="Watt Peak">GigawattPeak</a>, was ausreichte, um 1 Prozent des weltweiten Bedarfs an elektrischer Energie aufzubringen. Der Zubau ging am schnellsten in Asien voran; 2014 ging die Jahresproduktion zu je einem Viertel nach China und nach Japan, während in Europa nur ein Drittel der Leistung von 2011 installiert wurde.<a href="#cite_note-iea-pvps-snapshot-1992-2014-41">[41]</a>

2023 wurden weltweit um die 239 GigawattPeak neu installiert, noch immer lag Asien vor Europa und Nordamerika.<a href="#cite_note-42">[42]</a>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Silicium-Solarzellen">Silicium-Solarzellen</h2></div>

Das traditionelle Grundmaterial für Halbleitersolarzellen ist Silicium. Bis in das Jahr 2005 wurde vor allem Restsilicium aus der Chipproduktion verwendet, heute wird zunehmend Silicium speziell für die Solaranwendungen produziert. Silicium ist allgemein für die Halbleitertechnik nahezu ideal. Es ist preiswert, lässt sich hochrein und <a href="Einkristall" title="Einkristall">einkristallin</a> herstellen und als n- und p-Halbleiter dotieren. Einfache Oxidation ermöglicht die Herstellung dünner Isolationsschichten. Jedoch ist die Ausprägung seiner Bandlücke als indirekter Halbleiter für optische Wechselwirkung wenig geeignet. Siliciumbasierte kristalline Solarzellen müssen eine Schichtdicke von mindestens 100 µm und mehr aufweisen, um Licht ausreichend stark zu absorbieren. Bei Dünnschichtzellen direkter Halbleiter, wie z. B. Galliumarsenid oder auch Silicium mit stark gestörter Kristallstruktur (siehe unten) genügen 10 µm.

Je nach Kristallaufbau unterscheidet man bei Silicium folgende Typen:

<ul><li><a href="Einkristall" title="Einkristall">Monokristalline</a> Zellen werden aus sogenannten <a href="Wafer" title="Wafer">Wafern</a> (einkristalline Siliciumscheiben) hergestellt, wie sie auch für die Halbleiterherstellung verwendet werden. Sie sind verhältnismäßig teuer. 2021 hatten sie einen Anteil von 84 % an der globalen Silicium-Solarzellenproduktion<a href="#cite_note-43">[43]</a></li>

<li><a href="Polykristall" title="Polykristall">Polykristalline</a> Zellen bestehen aus Scheiben, die nicht überall die gleiche <a href="Kristallorientierung" title="Kristallorientierung">Kristallorientierung</a> aufweisen. Sie können z. B. durch Gießverfahren (s. u.) hergestellt werden und sind preiswerter und in <a href="Photovoltaikanlage" title="Photovoltaikanlage">Photovoltaikanlagen</a> am meisten verbreitet.</li>

<li><a href="Amorphe_Halbleiter" title="Amorphe Halbleiter">Amorphe</a> Solarzellen bestehen aus einer dünnen, nichtkristallinen (amorphen) Siliciumschicht und werden daher auch als Dünnschichtzellen bezeichnet. Sie können etwa durch Aufdampfen hergestellt werden und sind preiswert, haben im Sonnenlicht einen nur geringen Wirkungsgrad, bieten jedoch Vorteile bei wenig Licht, Streulicht und bei hoher Betriebstemperatur. Zu finden sind die amorphen Zellen beispielsweise auf Taschenrechnern oder Uhren.</li>

<li>Mikrokristalline Zellen sind Dünnschichtzellen mit mikrokristalliner Struktur. Sie weisen einen höheren Wirkungsgrad als amorphe Zellen auf und sind nicht so dick wie die gängigen polykristallinen Zellen. Sie werden teilweise für Photovoltaikanlagen verwendet, sind jedoch noch nicht sehr weit verbreitet.</li>

<li><a href="Tandem-Solarzelle" title="Tandem-Solarzelle">Tandem-Solarzellen</a> sind übereinander geschichtete Solarzellen, meist eine Kombination von polykristallinen und amorphen Zellen. Die einzelnen Schichten bestehen aus unterschiedlichem Material und sind so auf einen anderen <a href="Wellenl%C3%A4nge" title="Wellenlänge">Wellenlängenbereich</a> des Lichtes abgestimmt. Die zuoberst angeordneten Zellen absorbieren nur einen Teil des <a href="Lichtspektrum" class="mw-redirect" title="Lichtspektrum">Lichtspektrums</a>, der Rest kann hindurchdringen und von der darunter angeordneten Schicht verwertet werden. Durch ein breiteres Ausnützen des Lichtspektrums der <a href="Sonnenspektrum" class="mw-redirect" title="Sonnenspektrum">Sonne</a> haben diese Zellen einen besseren Wirkungsgrad als einfache Solarzellen. Sie werden teilweise bei Photovoltaikanlagen verwendet, sind jedoch noch relativ teuer.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Herstellung_aus_Siliciumblöcken_oder_-stäben">Herstellung aus Siliciumblöcken oder -stäben</h3></div>

Solarzellen können nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden.

Das Grundmaterial Silicium ist das zweithäufigste <a href="Chemisches_Element" title="Chemisches Element">chemische Element</a>, das in der Erdkruste vorkommt. Es liegt in Form von <a href="Silikat" class="mw-redirect" title="Silikat">Silikaten</a> oder als <a href="Quarz" title="Quarz">Quarz</a> vor. Aus Quarzsand kann in einem <a href="Schmelz-Reduktionsofen" title="Schmelz-Reduktionsofen">Schmelz-Reduktionsofen</a> Rohsilicium, sogenanntes metallurgisches Silicium, mit Verunreinigungen von 1 bis 2 % hergestellt werden. 2005 wurden auf diese Weise 4,7 Mio. Tonnen Silicium hergestellt. Ein Großteil davon geht in die <a href="Stahlindustrie" title="Stahlindustrie">Stahlindustrie</a> und in die <a href="Chemische_Industrie" title="Chemische Industrie">Chemische Industrie</a>. Nur ein kleiner Anteil des metallurgischen Siliciums wird für die <a href="Mikroelektronik" title="Mikroelektronik">Mikroelektronik</a> und die Photovoltaik verwendet.

Aus dem Rohsilicium wird dann über einen mehrstufigen, auf <a href="Trichlorsilan" title="Trichlorsilan">Trichlorsilan</a> basierenden Prozess <a href="Polykristall" title="Polykristall">polykristallines</a> Reinstsilicium hergestellt. Das bisher angewendete <a href="Siemens-Verfahren" title="Siemens-Verfahren">Siemens-Verfahren</a>,<a href="#cite_note-44">[44]</a> ein CVD-Verfahren (CVD = chemical vapor deposition, dt.: chemische Gasphasenabscheidung), wurde allerdings für die Mikroelektronik entwickelt und optimiert. Dort werden zum Teil völlig andere Anforderungen an die Qualität des Siliciums gestellt als in der Photovoltaik. Für Solarzellen ist beispielsweise die Reinheit des Wafers in seiner gesamten Stärke wichtig, um eine möglichst lange Ladungsträger-Lebensdauer zu gewährleisten. In der Mikroelektronik müssten dagegen prinzipiell nur die oberen 20 bis 30 µm hochrein sein. Da mittlerweile der Verbrauch an hochreinem Silicium für die Photovoltaik den Verbrauch in der Mikroelektronik übertroffen hat, wird zurzeit intensiv an speziellen, kostengünstigeren und für die Photovoltaik optimierten Herstellverfahren für Solarsilicium gearbeitet.

Der gesamte Herstellprozess für hochreines Silicium ist zwar sehr energieaufwendig, aber dennoch können die heute verwendeten Solarzellen die für ihre Produktion erforderliche Energiemenge innerhalb von 0,44 (Indien) bis 1,42 Jahren (Kanada) wieder kompensieren („Energy Payback Time“, Deutschland ca. 1,28).<a href="#cite_note-45">[45]</a> Sie haben also eine positive Energiebilanz.

Das Reinstsilicium kann auf unterschiedliche Weise weiterverarbeitet werden. Für die älteren <a href="Polykristall" title="Polykristall">polykristalline</a> Zellen kommen größtenteils das <a href="Gie%C3%9Fverfahren" title="Gießverfahren">Gießverfahren</a>, das Bridgman-Verfahren und das kantenbegrenzte Bandziehverfahren (EFG-Verfahren, von engl. edge-defined film-fed growth) zum Einsatz. Heutige monokristalline Zellen werden überwiegend nach dem <a href="Czochralski-Verfahren" title="Czochralski-Verfahren">Czochralski-Verfahren</a> hergestellt. Bei allen Verfahren gilt, dass die Dotierung mit <a href="Bor" title="Bor">Bor</a> (siehe unten) schon beim Herstellen der Blöcke (<a href="Ingot" title="Ingot">Ingots</a>) beziehungsweise Stäbe vorgenommen wird.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Blockgussverfahren">Blockgussverfahren</h4></div>

Dieses Verfahren dient zur Herstellung von polykristallinem Silicium. Das Reinstsilicium wird in einem <a href="Tiegel_(Gef%C3%A4%C3%9F)" title="Tiegel (Gefäß)">Tiegel</a> mit Hilfe einer <a href="Induktionsheizung" class="mw-redirect" title="Induktionsheizung">Induktionsheizung</a> aufgeschmolzen und dann in eine quadratische Wanne gegossen, in der es möglichst langsam abgekühlt wird. Dabei sollen möglichst große Kristallite in den Blöcken entstehen. Die Kantenlänge der Wanne beträgt etwa 50 cm, die Höhe der erstarrten Schmelze etwa 30 cm. Der große Block wird in mehrere kleine Blöcke von etwa 30 cm Länge zerteilt.

Ein weiteres Gießverfahren ist der Strangguss, wobei die Masse schon in der am Ende benötigten Stärke auf das Trägermaterial aufgebracht wird. Der Vorteil ist, dass ein Sägevorgang mit seinen Verlusten entfällt.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Bridgman-Verfahren">Bridgman-Verfahren</h4></div>

Das Bridgman-Verfahren dient zur Herstellung von polykristallinem Silicium<a href="#cite_note-46">[46]</a> und ist nach <a href="Percy_Williams_Bridgman" title="Percy Williams Bridgman">Percy Williams Bridgman</a> benannt. Es ist nicht zu verwechseln mit der <a href="Bridgman-Stockbarger-Methode" title="Bridgman-Stockbarger-Methode">Bridgman-Stockbarger-Methode</a>, die zur Herstellung von Monokristallen dient. Das Reinstsilicium wird hier ebenfalls in einem Tiegel mit Hilfe einer Induktionsheizung bei über 1400 °C aufgeschmolzen. Die langsame Abkühlung der <a href="Schmelze" class="mw-redirect" title="Schmelze">Schmelze</a>, bei der sich große Zonen einheitlicher <a href="Kristall" title="Kristall">Kristalle</a> ausbilden, findet hier im gleichen Tiegel statt. Die geheizte Zone wird langsam von unten nach oben im Tiegel angehoben, so dass sich oben bis zum Schluss flüssiges Silicium befindet, während vom Tiegelboden her das Erstarren erfolgt. Hier sind die Kantenlängen etwas größer als beim Gießverfahren (zumeist Standardgröße 690 mm),<a href="#cite_note-47">[47]</a> die Höhe des Blocks beträgt etwa 20 bis 25 cm. Der große Block wird ebenfalls in mehrere kleine Blöcke von zumeist 156 mm Kantenlänge zerteilt. Dieser Arbeitsschritt wird Brikettieren genannt.<a href="#cite_note-48">[48]</a>

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Czochralski-Verfahren">Czochralski-Verfahren</h4></div>

<div class="hauptartikel" role="navigation">→ Hauptartikel: <a href="Czochralski-Verfahren" title="Czochralski-Verfahren">Czochralski-Verfahren</a></div>

Das Czochralski-Verfahren wird für die Herstellung von langen monokristallinen Stäben genutzt. Der sogenannte <a href="Impfkristall" title="Impfkristall">Impfkristall</a> gibt die Orientierung im Kristall vor. Vor der Herstellung der Zellen wird der entstandene Zylinder noch zurechtgeschnitten.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Zonenschmelzverfahren">Zonenschmelzverfahren</h4></div>

<div class="hauptartikel" role="navigation">→ Hauptartikel: <a href="Zonenschmelzverfahren" title="Zonenschmelzverfahren">Zonenschmelzverfahren</a></div>

Das Zonenschmelzverfahren, auch Float-Zone-Verfahren genannt, dient auch der Herstellung monokristalliner Siliciumstäbe. Die bei diesem Verfahren erzielte Reinheit ist im Normalfall höher als für die Solartechnik benötigt und auch mit sehr hohen Kosten verbunden. Deshalb wird diese Technik für die Solartechnik eher selten benutzt. Das einzige Unternehmen, das dieses Verfahren in nennenswerten Mengen für Solarzellen verwendet, ist das US-Unternehmen <a href="SunPower" title="SunPower">SunPower</a>.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Waferherstellung">Waferherstellung</h4></div>

Die Kristallstäbe müssen nun mit einem <a href="Drahts%C3%A4gen" title="Drahtsägen">Drahtsägeverfahren</a> in Scheiben, die sogenannten Wafer, gesägt werden. Dabei entsteht aus einem großen Teil des Siliciums Sägestaub, dessen Verwertung ab 2013 erforscht wurde.<a href="#cite_note-49">[49]</a> Die Dicke der entstehenden Scheiben lag in der Anfangszeit der Solarzellenherstellung bei etwa 0,4 mm<a href="#cite_note-50">[50]</a> und wurde seitdem stetig reduziert, um die Ausbeute (Anzahl der Wafer pro kg Si) zu erhöhen. Seit 2008 beträgt die typische Waferdicke etwa 0,18 mm,<a href="#cite_note-:0-51">[51]</a> was bei der derzeit üblichen Wafergröße mit einer Kantenlänge von 156 mm ein Optimum zwischen den konkurrierenden Anforderungen einer hohen Ausbeute einerseits und der Vermeidung von Verlusten durch eine zu hohe Bruchrate andererseits darstellt. Eine weitere Erhöhung der Ausbeute ist noch durch eine Verringerung der Sägeverluste (Teile des Si-Blocks, die zu Sägestaub werden; engl. kerf loss) möglich; dies trägt zusätzlich neben der Steigerung des Zell-Wirkungsgrades zu dem seit 2008 zu beobachtenden Rückgang des Si-Bedarfs pro Watt Spitzenleistung (gemessen in g/Wp) bei.<a href="#cite_note-:0-51">[51]</a>

Eine weitere Quelle für Wafer war ursprünglich der Ausschuss an Rohlingen für die Herstellung von <a href="Integrierter_Schaltkreis" title="Integrierter Schaltkreis">integrierten Schaltkreisen</a> der Halbleiterfertigung, deren zur Weiterverarbeitung ungeeigneten Rohlinge als Solarzelle verwendet werden können.

Die monokristallinen Zellen zeichnen sich durch eine homogene Oberfläche aus, während bei den polykristallinen Zellen gut die einzelnen Zonen mit verschiedener Kristallorientierung unterschieden werden können – sie bilden ein <a href="Eisblume" title="Eisblume">eisblumenartiges</a> Muster auf der Oberfläche.

Im Waferstadium sind Vorder- und Rückseite der Zelle noch nicht festgelegt.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Waferverarbeitung">Waferverarbeitung</h4></div>

Die gesägten Wafer durchlaufen nun noch mehrere chemische Bäder, um Sägeschäden zu beheben und eine Oberfläche auszubilden, die geeignet ist, Licht einzufangen. Im Normalfall sind die Wafer schon mit einer Grunddotierung mit Bor versehen. Diese bewirkt, dass es überschüssige Defektelektronen (positive Ladungen) gibt, das heißt, es können Elektronen eingefangen werden. Das wird auch p-Dotierung genannt. Auf dem Weg zur fertigen Solarzelle mit p-n-Übergang muss nun die Oberfläche noch eine n-Dotierung bekommen, was durch Heizen der Zelle in einem Ofen in einer <a href="Phosphor" title="Phosphor">Phosphor</a>-Atmosphäre geschieht. Die Phosphoratome schaffen eine Zone mit <a href="Elektronen%C3%BCberschuss" class="mw-redirect" title="Elektronenüberschuss">Elektronenüberschuss</a> auf der Zelloberfläche, die etwa 1 µm tief ist. Nach der <a href="Diffusion" title="Diffusion">Diffusion</a> mit Phosphor entsteht auf der Oberfläche des Wafers Phosphorglas. Um dieses zu entfernen, ist ein weiterer sehr kurzer Ätzschritt mit <a href="Flusss%C3%A4ure" title="Flusssäure">Flusssäure</a> nötig. Danach wird in einem weiteren Ofen mittels <a href="PECVD" class="mw-redirect" title="PECVD">PECVD</a> die <a href="Antireflexschicht" class="mw-redirect" title="Antireflexschicht">Antireflexschicht</a> aufgetragen, die der Zelle erst die typische Farbe gibt.

Danach erfolgt die Bedruckung der Zelle, z. B. durch <a href="Siebdruck#Siebdruck_in_der_Elektronikindustrie" title="Siebdruck">Siebdruck</a>, mit den notwendigen Lötzonen und der Struktur, welche für den besseren Abgriff des generierten elektrischen Stroms sorgt. Die Vorderseite erhält meist zwei breitere Streifen, auf denen später die Bändchen zum Verbinden mehrerer Zellen befestigt werden. Außerdem wird ein sehr dünnes, elektrisch gut leitendes Raster aufgebracht, was einerseits den Lichteinfall so wenig wie möglich behindern und andererseits den ohmschen Widerstand der Deckelektrode verringern soll. Die Rückseite wird meist vollflächig mit einem gut leitenden Material beschichtet.

Nach dieser Vorverarbeitung werden die Zellen nach optischen und elektrischen Merkmalen klassifiziert, sortiert und für die Fertigung von <a href="Solarmodul" title="Solarmodul">Solarmodulen</a> zusammengestellt.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Direkte_Herstellung_von_Platten_bzw._Schichten">Direkte Herstellung von Platten bzw. Schichten</h3></div>

Um den Umweg des Sägens von Wafern aus Kristallblöcken zu vermeiden, gibt es umfangreiche Aktivitäten, Solarzellen direkt zu erzeugen.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="EFG-Verfahren">EFG-Verfahren</h4></div>

Beim EFG-Verfahren (von engl. edge-defined film-fed growth, ungefähre Übersetzung: „kantendefiniertes Filmwachstum“) werden aus einer elektrisch beheizten Graphitwanne aus flüssigem Reinstsilicium achteckige <a href="Rohr_(Technik)" title="Rohr (Technik)">Röhren</a> von 6 bis 7 m Länge nach oben gezogen. Die Ziehgeschwindigkeit liegt bei etwa 1 mm/s. Die Kantenlänge der einzelnen Seiten beträgt 10 bzw. 12,5 cm, die Wandstärke ca. 280 µm. Nach Fertigstellung der Röhre wird diese entlang der Kanten mit <a href="Nd%3AYAG-Laser" title="Nd:YAG-Laser">Nd:YAG-Lasern</a> geschnitten und in einem bestimmten <a href="Periodizit%C3%A4t" title="Periodizität">Raster</a> dann über die Breite der jeweiligen Seite. Daraus ergibt sich die Möglichkeit der Herstellung von Zellen mit unterschiedlichen Kantenlängen (zum Beispiel 12,5 cm × 15 cm oder 12,5 cm × 12,5 cm). Es wird eine Ausbeute von etwa 80 % des Ausgangsmaterials erzielt. Bei den so erzeugten Zellen handelt es sich ebenfalls um polykristallines Material, welche sich vom Aussehen her deutlich von den gesägten Zellen unterscheidet. Unter anderem ist die Oberfläche der Zellen welliger. Ein Vorteil im Vergleich zum Sägen aus Blöcken ist die weitgehende Vermeidung von Verschnitt, der zudem nicht mit Schneideflüssigkeit (<a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a> slurry, vgl. <a href="Kolloide" class="mw-redirect" title="Kolloide">Kolloide</a>) verunreinigt ist. Dieses Verfahren wird auch Bandzieh- oder Octagon-Verfahren genannt.

Das EFG-Verfahren wurde bis 2009 von der Firma <a href="Schott_Solar" title="Schott Solar">Schott Solar</a> (Deutschland) angewendet. Von einer weiteren Verwendung musste abgesehen werden, da Schott Solar als einziger Anwender dieses Prozesses die Weiterentwicklung, im Vergleich zu anderen Prozessen mit mehr Entwicklern im Hintergrund, nicht schnell genug vorantreiben konnte.<a href="#cite_note-solarenergie.com-52">[52]</a> Entwickelt wurde das Verfahren von der Firma ASE Solar (USA).

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="String-Ribbon-Verfahren">String-Ribbon-Verfahren</h4></div>

Weiterhin gibt es das String-Ribbon-Verfahren der insolventen US-amerikanischen Firma <a href="Evergreen_Solar" title="Evergreen Solar">Evergreen Solar</a>, bei dem die Wafer zwischen zwei Fäden direkt aus der Siliciumschmelze gezogen werden.<a href="#cite_note-solarenergie.com-52">[52]</a> Dabei entsteht weniger Abfall (wie Späne usw., die normalerweise direkt entsorgt werden) als bei den herkömmlichen Verfahren. Als deutsches Unternehmen verwendete die <a href="Sovello" title="Sovello">Sovello</a> AG das String-Ribbon-Verfahren zur Produktion von Wafern.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Schichttransfer-Verfahren">Schichttransfer-Verfahren</h4></div>

Beim Schichttransfer-Verfahren wird eine nur ca. 20 µm dünne Schicht aus einkristallinem Silicium direkt flach auf einem <a href="Substrat_(Materialwissenschaft)" title="Substrat (Materialwissenschaft)">Substrat</a> gezüchtet. Als Trägermaterial eignen sich keramische Substrate oder auch speziell oberflächenbehandeltes Silicium, wodurch das Ablösen des entstandenen Wafers und die Wiederverwendung des Trägers gegeben ist. Die Vorteile dieser Verfahren sind der deutlich geringere Siliciumbedarf durch die geringe Dicke und der Wegfall der Sägeverluste. Der Sägevorgang als zusätzlicher Prozessschritt entfällt. Der erreichbare Wirkungsgrad ist hoch und liegt im Bereich von monokristallinen Zellen.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Solarzellen_aus_„schmutzigem“_Silicium">Solarzellen aus „schmutzigem“ Silicium</h3></div>

Der Prozess des Zonenschmelzens und Dotierens lässt sich auch in eine bereits gefertigte, flache Platte bzw. Schicht verlagern. Das Prinzip ist, dass die Verunreinigungen durch Wärmebehandlung (mehrfach lateral fortschreitende Umschmelzung, z. B. mit Laserstrahlung) des Siliciums an wenigen Stellen konzentriert werden.<a href="#cite_note-53">[53]</a>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Solarzellen_aus_speziellen_Siliciumstrukturen">Solarzellen aus speziellen Siliciumstrukturen</h3></div>

Seit den 2000er Jahren arbeiten verschiedene Forschungsgruppen an Solarzellen auf Basis von langen „Siliciumstäbchen“ (manchmal auch „Siliciummikrodrähte“ genannt) im Mikrometermaßstab.<a href="#cite_note-Kelzenberg2010-54">[54]</a><a href="#cite_note-55">[55]</a> Die einzelnen Siliciumstäbchen sind in der Regel einige Mikrometer dick und ca. 200 Mikrometer lang. Strukturen aus senkrecht zu einer Trägerfläche angeordneten Stäbchen zeigen gegenüber konventionellen Solarzellen aus Silicium eine erhöhte Absorption von Sonnenlicht in einem breiten Spektralbereich, vgl. <a href="Schwarzes_Silicium" title="Schwarzes Silicium">Schwarzes Silicium</a>.

Ein Beispiel für eine solche Solarzelle wurde 2010 von einer Arbeitsgruppe um <a href="Harry_Atwater" title="Harry Atwater">Harry Atwater</a> vom <a href="California_Institute_of_Technology" title="California Institute of Technology">California Institute of Technology</a> vorgestellt. Sie stellten über 100 Mikrometer lange Stäbchen mithilfe der sogenannten <a href="VLS-Mechanismus" title="VLS-Mechanismus">VLS-Technik</a><a href="#cite_note-56">[56]</a> (von engl. vapor-liquid-solid) her, übergossen diese anschließend zur Stabilisierung mit durchsichtigem, biegsamem Kunststoff (<a href="Polydimethylsiloxan" title="Polydimethylsiloxan">Polydimethylsiloxan</a>, PDMS) und lösten danach die fertige Zelle von der Platte.<a href="#cite_note-Kelzenberg2010-54">[54]</a> Diese Zellen zeigen, wie zuvor erwähnt, eine erhöhte Absorption von insgesamt bis zu 85 % des einfallenden Lichts über einen großen Spektralbereich. Die so erzeugten Solarzellen, im Laborstatus, haben einen hohen Wirkungsgrad. Ihre Herstellung verbraucht nur 1 Prozent der sonst zur Solarzellenproduktion üblichen Siliciummenge, außerdem sind diese Solarzellen biegbar.<a href="#cite_note-57">[57]</a>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Perowskit-Solarzellen">Perowskit-Solarzellen</h2></div>

Als sehr aussichtsreich wird aufgrund der günstigen Herstellung die Entwicklung von Solarmodulen auf Basis von synthetischen Verbindungen aus der <a href="Perowskit-Supergruppe" title="Perowskit-Supergruppe">Perowskit-Supergruppe</a> beurteilt. Für Solarzellen werden vor allem organisch-anorganische Halogenid-<a href="Perowskit-Supergruppe#Perowskite_mit_Schichtstrukturen" title="Perowskit-Supergruppe">Perowskite mit Schichtstrukturen</a> verwendet. Diese besitzen als A-<a href="Kation" title="Kation">Kation</a> Methylammonium (MA), Formamidinium (FA) oder <a href="Caesium" title="Caesium">Caesium</a> (Cs), als B-Kation <a href="Blei" title="Blei">Blei</a> (Pb) oder <a href="Zinn" title="Zinn">Zinn</a> (Sn) und als X-<a href="Anion" title="Anion">Anion</a> die Halogene <a href="Chlor" title="Chlor">Chlor</a> (Cl), <a href="Brom" title="Brom">Brom</a> (Br) oder <a href="Iod" title="Iod">Iod</a> (I).<a href="#cite_note-58">[58]</a> Die Zellen können deutlich dünner als Siliciumzellen gebaut werden. Dadurch, dass Perowskitzellen auch grünes und blaues Licht gut verwerten können, während Siliciumzellen hauptsächlich den roten und infraroten Bereich des Lichts wandeln, gelten sie auch als aussichtsreiche Kandidaten für Tandem-Solarzellen. Problematisch ist bisher jedoch noch die geringe Haltbarkeit,<a href="#cite_note-59">[59]</a> der Schutz gegen Feuchtigkeit<a href="#cite_note-Armaroli-60">[60]</a> und der bei manchen Perowskitzellen notwendige Anteil von Blei, da aufgrund der <a href="RoHS" class="mw-redirect" title="RoHS">RoHS</a>-Richtlinie die wirtschaftliche Verwertbarkeit in Frage steht.<a href="#cite_note-Solarzellen_aus_Perowskit-61">[61]</a>

Zwar ist es grundsätzlich möglich, Blei durch andere Elemente wie <a href="Zinn" title="Zinn">Zinn</a> zu ersetzen; mit Stand 2016 blieben derartige Versuche jedoch weitgehend erfolglos, da Zinn allmählich oxidiert und damit die Kristallstruktur des Perowskites verloren geht.<a href="#cite_note-Armaroli-60">[60]</a> 2017 wurde allerdings mit <a href="Bismutiodidoxid" title="Bismutiodidoxid">Bismutiodidoxid</a> ein vielversprechendes Material identifiziert, mit dem effiziente und stabile Perowskitsolarzellen ohne Blei hergestellt werden könnten.<a href="#cite_note-62">[62]</a> Neben Zinn und Bismutiodidoxid kommen auch andere Elemente wie <a href="Germanium" title="Germanium">Germanium</a>, <a href="Kupfer" title="Kupfer">Kupfer</a>, <a href="Mangan" title="Mangan">Mangan</a>, <a href="Eisen" title="Eisen">Eisen</a>, <a href="Cobalt" title="Cobalt">Cobalt</a> und <a href="Nickel" title="Nickel">Nickel</a> in Frage, um bleifreie Perowskitzellen zu fertigen; deren Wirkungsgrade sind jedoch derzeit noch deutlich geringer.<a href="#cite_note-63">[63]</a> Beispielsweise lag der Wirkungsgrad von bleifreien Perowskitzellen auf Basis einer CH3NH3SnI3-Struktur im Jahr 2014 bei gut 6 %. Als entscheidender Schritt für die Entwicklung von bleifreien Perowskitzellen gilt die Verhinderung der <a href="Oxidation" title="Oxidation">Oxidation</a> des Zinnanteils in der Zelle, um die Langzeitstabilität zu gewährleisten. Falls dies gelingt, könnten binnen weniger Jahre bleifreie Perowskitzellen entwickelt werden, die nicht nur aus ungiftigen Materialien bestehen, sondern zugleich einen höheren Wirkungsgrad aufweisen als bleihaltige Perowskitzellen.<a href="#cite_note-64">[64]</a>

Ein 2015 erschienener Review-Artikel in der Fachzeitschrift <a href="Energy_and_Environmental_Science" title="Energy and Environmental Science">Energy and Environmental Science</a> kam zu dem Ergebnis, dass nach den beständigen Wirkungsgradsteigerungen in den letzten wenigen Jahren Perowskit-Module als ein ernstzunehmender potentieller Herausforderer für andere Solartechnologien betrachtet werden müssen. Der Wirkungsgrad ist in nur 5 Jahren von 3,8 % auf 20,1 % gestiegen. Den aktuellen zertifizierten Weltrekord mit einem Wirkungsgrad von 26,1 % hält das Forschungsteam um Professor Xu Jixian, welches der <a href="Chinesische_Universit%C3%A4t_f%C3%BCr_Wissenschaft_und_Technik" title="Chinesische Universität für Wissenschaft und Technik">University of Science and Technology of China</a> zugehörig ist.<a href="#cite_note-65">[65]</a> Dieser Wirkungsgrad überschreitet die besten auf Silizium basierenden Solarzellen (rund 25 Prozent) in der Massenproduktion.<a href="#cite_note-66">[66]</a> Zudem liegt der Wirkungsgrad seit diesem Rekord gleichauf mit dem besten je gemessenen Wirkungsgrad für Silizium-Solarzellen, welcher ohne Konzentration des Lichtes ebenfalls bei 26,1 % liegt. Bemerkenswerterweise erreichen die Perowskit-Solarzellen diese Wirkungsgrade trotz einer weiteren Entfernung vom <a href="Shockley-Queisser-Grenze" title="Shockley-Queisser-Grenze">Shockley-Queisser-Limit</a>. Die Leerlaufspannung liegt mit 1,2 V fast doppelt so hoch wie jene von Silizium-Solarzellen, die bei circa 0,73 V liegt.<a href="#cite_note-67">[67]</a> Obwohl sie noch am Anfang ihrer Entwicklung stünden, hätten sie ein herausragendes Potential für Nachhaltigkeit gezeigt. Sie hätten bereits heute die niedrigste <a href="Energier%C3%BCcklaufzeit" class="mw-redirect" title="Energierücklaufzeit">Energierücklaufzeit</a> aller Solarmodule (bei einem Perowskitmodul wurden 0,22 Jahre ermittelt, d. h. knapp 3 Monate) und könnten perspektivisch die umweltfreundlichste Photovoltaiktechnologie sein, wenn durch weitere Entwicklung Nutzungsgrad und Haltbarkeit gesteigert werden können.<a href="#cite_note-68">[68]</a>

Anfang 2022 gaben mehrere Hersteller an, kurz vor der Serienfertigung mit einem Zellenwirkungsgrad zwischen 27 und 28 Prozent zu stehen, wobei die Lebensdauer mit 3 Jahren noch sehr gering ist.<a href="#cite_note-69">[69]</a>

2021 forschte ein Team um den Berliner Professor Steve Albrecht an Tandemsolarzellen, bei denen herkömmliche Siliziumsolarzellen mit einer hauchdünnen Schicht aus Perowskit-Kristallen überzogen werden. Dadurch ließ sich die Stromausbeute der Solarmodule deutlich verbessern, sodass in Labortests ein Wirkungsgrad von mehr als 29 % erzielt werden konnte. Den aktuellen Weltrekord (Stand Oktober 2024) hält die Forschungsgruppe der Firma LONGi. Diese haben einen vom NREL zertifizierten Wirkungsgrad von 34,6 % auf einem Quadratzentimeter Fläche erreicht. Hierdurch haben Perwoskit-Silizium-Tandemsolarzellen Wirkungsgrade erreicht, die jene von klassischen anorganischen Solarzellen überschritten haben. Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades bis zu 35 % wird von den Forschern für möglich gehalten.<a href="#cite_note-70">[70]</a> Forschern am <a href="Lichttechnisches_Institut" title="Lichttechnisches Institut">Lichttechnischen Institut</a> des <a href="Karlsruher_Institut_f%C3%BCr_Technologie" title="Karlsruher Institut für Technologie">Karlsruher Institut für Technologie</a> aus dem Arbeitskreis von Professor <a href="Ulrich_Wilhelm_Paetzold" title="Ulrich Wilhelm Paetzold">Ulrich W. Paetzold</a> gelang es 2022 zudem, skalierbare Tandemsolarzellenmodule nur auf Basis von Perowskiten mit einem Wirkungsgrad von 19,1 % herzustellen. Diese Technologie wird als besonders zukunftsrelevant gehandelt, da hierdurch ein vollständiger Verzicht auf Siliziumsolarzellen, welche in der Herstellung durch die Schmelze enorme Energiemengen benötigen, möglich ist. Der <a href="Amortisation" title="Amortisation">Amortisationszeitraum</a> kann hierdurch stark herabgesetzt werden.<a href="#cite_note-71">[71]</a>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Andere_Solarzellen">Andere Solarzellen</h2></div>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Dünnschichtzellen">Dünnschichtzellen</h3></div>

Dünnschichtzellen gibt es in verschiedenen Ausführungen, je nach Substrat und aufgedampften Materialien.<a href="#cite_note-72">[72]</a> Die Spannbreite der physikalischen Eigenschaften und der Wirkungsgrade ist entsprechend groß. Dünnschichtzellen unterscheiden sich von den traditionellen Solarzellen (kristallinen Solarzellen basierend auf Siliciumwafern) vor allem in ihren Produktionsverfahren und durch die Schichtdicken der eingesetzten Materialien. Die physikalischen Eigenschaften amorphen Siliciums, die von kristallinem Silicium verschieden sind, beeinflussen die Solarzelleneigenschaften. Manche Eigenschaften sind auch noch nicht vollständig verstanden.

Auch bei kristallinen Solarzellen wird das Licht bereits in einer dünnen Oberflächenschicht (ca. 10 µm) absorbiert. Es liegt daher nahe, Solarzellen sehr dünn zu fertigen. Verglichen mit kristallinen Solarzellen aus Siliciumwafern sind Dünnschichtzellen etwa 100-mal dünner. Diese Dünnschichtzellen werden meist durch <a href="Abscheidung" title="Abscheidung">Abscheiden</a> aus der <a href="Gasphase" class="mw-redirect" title="Gasphase">Gasphase</a> direkt auf einem Trägermaterial aufgebracht. Das kann Glas, Metallblech, Kunststoff oder auch ein anderes Material sein. Der aufwändige, im vorigen Kapitel beschriebene Prozess des Zerschneidens von Siliciumblöcken kann also umgangen werden.

Das bisher gängigste Material für Dünnschichtzellen ist amorphes Silicium (a-Si:H) hinter Glas. Solche Dünnschichtmodule sind langlebige Produkte. Freiluft-Tests zeigen stabile Wirkungsgrade über mehr als zehn Jahre. Sie liegen im Sonnenlicht bei 9…10 %,<a href="#cite_note-73">[73]</a> also deutlich unter kristallinen Si-Zellen. Jedoch fällt der Wirkungsgrad bei diffusem, geringem Licht nicht so schnell ab wie derjenige bei polykristallinen Si-Zellen, weshalb sie in großem Umfang auch zur Stromversorgung von Uhren und Taschenrechnern eingesetzt werden.

Mögliche weitere Materialien sind mikrokristallines Silicium (µc-Si:H), <a href="Galliumarsenid" title="Galliumarsenid">Galliumarsenid</a> (GaAs), <a href="Cadmiumtellurid" title="Cadmiumtellurid">Cadmiumtellurid</a> (CdTe) oder Kupfer-Indium-(Gallium)-Schwefel-Selen-Verbindungen, die so genannten <a href="CIGS-Solarzelle" title="CIGS-Solarzelle">CIGS-Solarzelle</a> bzw. CIS-Zellen, wobei hier je nach Zelltyp S für Schwefel oder Selen stehen kann. Ein neues Material, das neu in der Dünnschichttechnologie Anwendung findet, ist <a href="Kupfer-Zink-Zinnsulfid" title="Kupfer-Zink-Zinnsulfid">CZTS</a>.

<a href="Wirkungsgrad" title="Wirkungsgrad">Wirkungsgrade</a> im Bereich von 20 % (21,7 % mit CIGS-Solarzellen, siehe<a href="#cite_note-74">[74]</a>) für kleine CIGS-Laborzellen (≈ 0,5 cm²) sind möglich. CIGS-Dünnschichtmodule erreichen inzwischen ähnliche Wirkungsgrade wie Module aus polykristallinem Silicium (11–12 %<a href="#cite_note-75">[75]</a>).

Für Cadmiumtellurid-Zellen lag der Wirkungsgrad bei Laborzellen im August 2014 bei 21 %.<a href="#cite_note-76">[76]</a>

Wichtiger sind oft die Kosten, zu denen Strom aus den Solarzellen produziert werden kann, dazu kommen wichtige Kriterien wie die Emission von Schadstoffen. Einige Studien zeigen, dass Cadmiumtellurid-Dünnschicht-Solarzellen hier eine bessere Bilanz aufweisen.<a href="#cite_note-Fthenakis_2008-77">[77]</a>

Eine weitere Stärke von Dünnschichtmodulen ist, dass sie einfacher und großflächiger produziert werden können, insbesondere die Dünnschichtzellen aus amorphem Silicium. Dünnschichtmodule sind nicht auf ein rigides Substrat wie Glas oder Aluminium angewiesen. Bei aufrollbaren Solarzellen für den Wanderrucksack oder eingenäht in Kleider wird ein geringerer Wirkungsgrad in Kauf genommen; der Gewichtsfaktor ist wichtiger als die optimale Lichtumwandlung.

Zur Herstellung eignen sich Maschinen, welche auch zur Herstellung von Flachbildschirmen eingesetzt werden. Dabei werden Beschichtungsflächen von über 5 m² erreicht. Mit den Verfahren zur Herstellung von amorphem Silicium lässt sich auch kristallines Silicium in dünnen Schichten herstellen, sogenanntes mikrokristallines Silicium. Es vereint Eigenschaften von kristallinem Silicium als Zellenmaterial mit den Methoden der <a href="D%C3%BCnnschichttechnik" title="Dünnschichttechnik">Dünnschichttechnik</a>. In der Kombination aus amorphem und mikrokristallinem Silicium wurden eine Zeitlang beachtliche Wirkungsgradsteigerungen erzielt, jedoch stagniert der Wirkungsgrad derzeit; die Technologie verliert seit 2012 merklich an Marktanteilen.

Ein besonderes Verfahren für die Fertigung kristalliner Dünnschichtzellen aus Silicium wurde bei CSG-Modulen angewandt (CSG: Crystalline Silicon on Glass). Bei diesen Modulen wird eine weniger als zwei Mikrometer dünne Siliciumschicht direkt auf einen <a href="Glas" title="Glas">Glasträger</a> aufgebracht; die <a href="Kristallin" title="Kristallin">kristalline</a> Struktur wird erst nach einer Wärmebehandlung erreicht. Das Aufbringen der Stromführung erfolgt mittels <a href="Laser" title="Laser">Laser</a>- und <a href="Tintenstrahldruck" class="mw-redirect" title="Tintenstrahldruck">Tintenstrahldrucktechnik</a>. Dafür wurde 2005 von der Firma CSG Solar eine Fabrikationsanlage in Deutschland gebaut. Weil das Verfahren nicht wirtschaftlich zu betreiben war, musste das Unternehmen nach kurzer Zeit seine Produktion einstellen. Der chinesische Solarkonzern Suntech erwarb das Unternehmen und seine Technologie, hat aber 2011 die Aktivitäten in diesem Bereich aufgegeben und das Unternehmen geschlossen.<a href="#cite_note-78">[78]</a>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Konzentratorzellen">Konzentratorzellen</h3></div>

Bei Konzentratorzellen (auch Konzentrator-Photovoltaik, <a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a> Concentrated PV, CPV) wird Halbleiterfläche eingespart, indem das einfallende Sonnenlicht zunächst auf einen kleineren Bereich konzentriert wird. Das erreicht man durch geometrische Optik wie in diesem Abschnitt beschrieben oder durch <a href="#Fluoreszenz-Zelle">Fluoreszenz-Zellen</a> mit Lichtleitkörpern, die die <a href="Totalreflexion" title="Totalreflexion">Totalreflexion</a> nutzen.

Die Lichtbündelung wird z. B. mit <a href="Linse_(Optik)" title="Linse (Optik)">Linsen</a>, zumeist <a href="Fresnel-Linse" title="Fresnel-Linse">Fresnel-Linsen</a>, oder Spiegeln erreicht. Teilweise werden Lichtleiter eingesetzt, um das konzentrierte Licht zu leiten.<a href="#cite_note-79">[79]</a><a href="#cite_note-80">[80]</a>

Konzentratorzellen sollen Halbleitermaterial einsparen, was den Einsatz effizienterer, teurerer Materialien gestattet. Es kann somit oft sogar zu geringeren Kosten die Sonneneinstrahlung einer größeren Fläche ausgenutzt werden. Häufig verwendete Materialien für Konzentratorsolarzellen sind <a href="III-V-Halbleiter" class="mw-redirect" title="III-V-Halbleiter">III-V-Halbleiter</a>. Zumeist werden Mehrfachsolarzellen (siehe nächster Abschnitt) verwendet, die für vollflächige Solarzellen unwirtschaftlich wären. Sie arbeiten noch zuverlässig bei mehr als der 500-fachen Sonnenintensität. Konzentratorsolarzellen müssen dem Sonnenstand nachgeführt werden, damit ihre Optik die Sonnenstrahlung auf die Zellen bündeln kann. Forschende am <a href="Fraunhofer-Institut_f%C3%BCr_Solare_Energiesysteme" title="Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme">Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme</a> ISE in Freiburg haben mit einer Vierfachsolarzellen einen Rekordwirkungsgrad von 47,6 % demonstriert.<a href="#cite_note-81">[81]</a>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Mehrfachsolarzellen">Mehrfachsolarzellen</h3></div>

<div class="hauptartikel" role="navigation">→ Hauptartikel: <a href="Tandem-Solarzelle" title="Tandem-Solarzelle">Tandem-Solarzelle</a></div>

Mehrfachsolarzellen bestehen aus zwei oder mehr Solarzellen mit verschiedenem Material, die <a href="Monolith" title="Monolith">monolithisch</a> übereinander geschichtet sind. Zweck dieser Anordnung ist es, den <a href="Wirkungsgrad" title="Wirkungsgrad">Wirkungsgrad</a> der gesamten Anordnung zu erhöhen. Die Wirkungsgrade bei Labormustern von Tandem-Konzentratorsolarzellen erreichten 2008 und 2009 über 40 %. 2022 wurde am <a href="Fraunhofer-Institut_f%C3%BCr_Solare_Energiesysteme" title="Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme">Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme</a> ISE mit einer Vierfachsolarzelle und 665-facher Konzentration ein Wirkungsgrad von 47,6 % erzielt.<a href="#cite_note-82">[82]</a><a href="#cite_note-83">[83]</a>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Elektrochemische_Farbstoff-Solarzelle">Elektrochemische Farbstoff-Solarzelle</h3></div>

<div class="hauptartikel" role="navigation">→ Hauptartikel: <a href="Gr%C3%A4tzel-Zelle" title="Grätzel-Zelle">Grätzel-Zelle</a></div>

Bei Farbstoffsolarzellen, auch bekannt als Grätzel-Zellen, wird der Strom anders als bei den bisher aufgeführten Zellen über die <a href="Absorption_(Physik)" title="Absorption (Physik)">Lichtabsorption</a> eines <a href="Farbstoff" class="mw-redirect" title="Farbstoff">Farbstoffes</a> gewonnen; als Halbleiter kommt <a href="Titandioxid" class="mw-redirect" title="Titandioxid">Titandioxid</a> zum Einsatz. Als Farbstoffe werden hauptsächlich <a href="Komplexchemie" title="Komplexchemie">Komplexe</a> des seltenen Metalls <a href="Ruthenium" title="Ruthenium">Ruthenium</a> verwendet, zu Demonstrationszwecken können aber selbst organische Farbstoffe, zum Beispiel der Blattfarbstoff <a href="Chlorophyll" class="mw-redirect" title="Chlorophyll">Chlorophyll</a> oder <a href="Anthocyan" class="mw-redirect" title="Anthocyan">Anthocyane</a> (aus <a href="Brombeeren" title="Brombeeren">Brombeeren</a>), als Lichtakzeptor verwendet werden (diese besitzen jedoch nur eine geringe Lebensdauer). Die Funktionsweise der Zelle ist noch nicht im Detail geklärt; die kommerzielle Anwendung gilt als recht sicher, ist aber produktionstechnisch noch nicht in Sicht.

Konventionelle n-Typ-Farbstoffsolarzellen arbeiten mit einer Photoanode, einer positiven <a href="Elektrode" title="Elektrode">Elektrode</a>, die mit einem n-<a href="Halbleiter" title="Halbleiter">Halbleiter</a>, z. B. Titandioxid, und einem Farbstoff beschichtet ist. Trifft Licht darauf, werden die Farbstoffmoleküle angeregt und setzen Elektronen frei. Ein Redoxmediator, der als Bestandteil des Elektrolyten zwischen den Elektroden frei beweglich ist, regeneriert den Farbstoff. Beim p-Typ (p-DSC, p-dye-sensitized solar cell) läuft der Prozess genau entgegengesetzt. Ein spezieller Farbstoff und ein p-Halbleiter befinden sich auf einer Photokathode. Der durch Licht angeregte Farbstoff saugt Elektronen aus dem Valenzband des p-Halbleiters, z. B. <a href="Nickel(II)-oxid" title="Nickel(II)-oxid">Nickeloxid</a>, heraus. Das üblicherweise eingesetzte System aus <a href="Iodide" title="Iodide">Iodid</a> und Tri-Iodid ersetzten Wissenschaftler der <a href="Monash_University" title="Monash University">Monash University</a>, der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (Australien) und der <a href="Universit%C3%A4t_Ulm" title="Universität Ulm">Universität Ulm</a> durch den Kobalt-Komplex Tris(1,2-diaminoethan)cobalt(II/III), bei dem das Kobalt zwischen den <a href="Oxidationsstufe" class="mw-redirect" title="Oxidationsstufe">Oxidationsstufen</a> +2 und +3 wechseln kann. Zellen auf dieser Basis erreichen dabei eine höhere Energieumwandlungseffizienz. Ein weiterer Ansatz, um die Leistung von photovoltaischen Zellen zu steigern, ist die Kombination einer n- und einer p-Typ-Farbstoffsolarzelle zu einer <a href="Tandem-Solarzelle" title="Tandem-Solarzelle">Tandem-Solarzelle</a>.<a href="#cite_note-84">[84]</a>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Organische_Solarzellen">Organische Solarzellen</h3></div>

<div class="hauptartikel" role="navigation">→ Hauptartikel: <a href="Organische_Solarzelle" title="Organische Solarzelle">Organische Solarzelle</a></div>

Eine organische Solarzelle ist eine Solarzelle, die aus <a href="Werkstoff" title="Werkstoff">Werkstoffen</a> der <a href="Organische_Chemie" title="Organische Chemie">organischen Chemie</a> besteht, d. h. aus <a href="Kohlenwasserstoff" class="mw-redirect" title="Kohlenwasserstoff">Kohlenwasserstoff</a>-<a href="Chemische_Verbindung" title="Chemische Verbindung">Verbindungen</a> (<a href="Kunststoff" title="Kunststoff">Kunststoffen</a>). Diese Verbindungen haben elektrisch halbleitende Eigenschaften. Der <a href="Wirkungsgrad" title="Wirkungsgrad">Wirkungsgrad</a>, mit dem <a href="Sonnenenergie" title="Sonnenenergie">Sonnenenergie</a> in <a href="Elektrische_Energie" title="Elektrische Energie">elektrische Energie</a> umgewandelt wird, lag 2013 mit 12,0 %<a href="#cite_note-organik-PV-85">[85]</a> unterhalb von dem von Solarzellen aus anorganischem <a href="Halbleiter" title="Halbleiter">Halbleitermaterial</a>. Organische Solarzellen bzw. Plastiksolarzellen, wie sie auch genannt werden, sind aufgrund der Möglichkeiten hinsichtlich günstiger und vielseitiger Herstellungsverfahren ein aktuelles Forschungsthema. Die von den Herstellern dieser Zellen auf Kunststoffbasis genannten Vorteile gegenüber Siliciumsolarzellen sind:

<ul><li>Geringe Herstellungskosten aufgrund billiger Produktionstechnologien</li>

<li>Hohe Stromausbeuten durch Dünnschicht-Großflächentechnologien für Kunststoffe</li>

<li>Höhere Flexibilität, Transparenz und einfache Handhabung (mechanische Eigenschaften von Kunststoffen)</li>

<li>Hohe Umweltverträglichkeit (Kunststoffe auf Kohlenstoffbasis)</li>

<li>Anpassung an das Sonnenspektrum durch gezielte Polymersynthese</li>

<li>„Bunte“ Solarzellen für architektonische Stilelemente</li></ul>

Das Material für diesen Solarzellentyp basiert auf organischen Kohlenwasserstoffverbindungen mit spezifischer Struktur, dem konjugierten <a href="%CE%A0-Elektronensystem" class="mw-redirect" title="Π-Elektronensystem">π-Elektronensystem</a>, welches den betreffenden Materialien die wesentlichen Eigenschaften von Halbleitern verleihen. Typische Vertreter organischer Halbleiter sind <a href="Konjugierte_Polymere" title="Konjugierte Polymere">konjugierte Polymere</a> und Moleküle, wobei auch speziell synthetisierte Hybridstrukturen verwendet werden. Die ersten Kunststoffsolarzellen, die aus konjugierten Polymeren (Elektronendonatoren) und <a href="Fullerene" title="Fullerene">Fullerenen</a> (Elektronenakzeptoren) hergestellt wurden, waren Zwei-Schicht-Solarzellen. Diese Zellen bestehen aus einer dünnen Schicht des konjugierten Polymers, auf die eine weitere dünne Schicht von Fullerenen aufgebracht wird. Aus technologischer Sicht stellen konjugierte Polymere und funktionalisierte Moleküle auf Grund ihrer Prozessierbarkeit aus der Flüssigphase attraktive Basismaterialien für die kostengünstige Massenproduktion flexibler PV-Elemente mit vergleichsweise einfacher Struktur dar. Molekulare Halbleiter werden üblicherweise in vakuumgestützten Aufdampfprozessen zu wohldefinierten Mehrschichtsystemen verarbeitet und lassen die Herstellung sequentiell abgeschiedener Halbleiterschichten und somit komplexere Zelltypen (z. B. Tandemzellen) zu.

Die organische Photovoltaik (OPV) hat das technologische Potenzial, als sogenannte „Low-cost Energy Source“ Einzug in die mobile Stromversorgung zu halten; dies auch aufgrund der kostengünstigen Massenfertigung auf Basis etablierter Druckverfahren. Damit könnte ein neuer Anwendungsbereich erschlossen werden bei gleichzeitig niedrigen Investitionskosten. Die Firma Konarka Technologies GmbH in Nürnberg hatte 2009 erste organische Kollektoren für Mobilgeräte auf den Markt gebracht.<a href="#cite_note-86">[86]</a>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Hybrid-Solarzelle">Hybrid-Solarzelle</h3></div>

Eine Hybridsolarzelle ist eine Solarzelle, die organische und anorganische Bestandteile enthält.<a href="#cite_note-87">[87]</a>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Fluoreszenz-Zelle">Fluoreszenz-Zelle</h3></div>

Fluoreszenz-Zellen sind Solarzellen, die zunächst in einer Platte durch <a href="Fluoreszenz" title="Fluoreszenz">Fluoreszenz</a> Licht größerer Wellenlänge erzeugen (<a href="Stokes-Verschiebung" title="Stokes-Verschiebung">Stokes-Verschiebung</a>), um dieses durch an den Plattenkanten sitzende Zellen zu wandeln. Ein großer Teil des in der Platte erzeugten längerwelligen Lichts gelangt aufgrund von <a href="Totalreflexion" title="Totalreflexion">Totalreflexion</a> ausschließlich zu den Kanten der Platte. Der Anteil des Fluoreszenzlichts, der in einem flacheren Winkel zu den Oberflächen als dem Totalreflexions-Winkel emittiert wird, kann die Platte nur an den Rändern verlassen, die so als <a href="Lichtleiter" title="Lichtleiter">Lichtleiter</a> wirkt. Bei einem maximalen Brechungswinkel von 42° für Plexiglas und Luft bleibt rund 74 % des Fluoreszenzlichts in der Platte.

Solarzellen nach diesem Prinzip zählen ebenfalls zu den Konzentrator-Solarzellen. Der Vorteil ist, dass sie nicht nachgeführt werden müssen wie jene mit geometrischer Optik und, dass kürzere Wellenlängen besser ausgenutzt werden können. Es werden Konzentrations-Faktoren bis über 30 erreicht.<a href="#cite_note-88">[88]</a> Solche Solarzellen werden auch für die Stromversorgung bei schlechten Lichtverhältnissen in Räumen eingesetzt<a href="#cite_note-89">[89]</a> und haben insbesondere auch dort zwei Effekte:

<ul><li>Wandlung kurzer Wellenlängen in längere, die von Silicium-Solarzellen effektiver gewandelt werden</li>

<li>Konzentration, sodass die Solarzellen auch bei geringer Beleuchtung effektiv arbeiten</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Zellen_für_Thermische_Photovoltaik_(TPV)">Zellen für Thermische Photovoltaik (TPV)</h3></div>

Zellen für Thermische Photovoltaik (TPV, auch Thermophotovoltaik<a href="#cite_note-90">[90]</a>) auf der Basis von <a href="InP" class="mw-redirect" title="InP">InP</a> (früher <a href="GaSb" class="mw-redirect" title="GaSb">GaSb</a>) verwerten nicht das sichtbare Sonnenlicht, sondern Wärmestrahlung, also Licht wesentlich höherer Wellenlänge. Der Wirkungsgrad wurde dabei durch neuere Arbeiten<a href="#cite_note-91">[91]</a> bis auf 12 % gesteigert (vorher maximal 9 %). 2022 wurde im Temperaturbereich um 2000 °C mit einem Wirkungsgrad von 40 % ein neuer Effizienzrekord aufgestellt.<a href="#cite_note-92">[92]</a><a href="#cite_note-93">[93]</a> Eine potentielle Anwendung solcher Zellen wäre die Verwertung von Wärme, wie sie bei großtechnischen Anwendungen in großen Mengen entsteht und die bisher mit zusätzlichem Aufwand entsorgt werden muss.

<div class="sieheauch" role="navigation" style="font-style:italic;">Siehe auch: <a href="Transparente_Solarzelle" title="Transparente Solarzelle">Transparente Solarzelle</a></div>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Wirkungsgrad">Wirkungsgrad</h2></div>

Der <a href="Wirkungsgrad" title="Wirkungsgrad">Wirkungsgrad</a> <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \eta }">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \eta }</annotation>

</semantics>

<msub>

<mtext>elektrisch</mtext>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle P_{\text{elektrisch}}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/eb42c3a4c87877cb69382f4f0c8b60850f30eb67.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:8.543ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle P_{\text{elektrisch}}}" loading="lazy"> und der Leistung der einfallenden Strahlung <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle P_{\text{Licht}}}">

<msub>

<mtext>Licht</mtext>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle P_{\text{Licht}}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/50e3c2eef7fae27042d27f69cb676b0180e595f1.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:5.493ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle P_{\text{Licht}}}" loading="lazy">.

<mfrac>

<msub>

<mtext>elektrisch</mtext>

</mrow>

</msub>

<msub>

<mtext>Licht</mtext>

</mrow>

</msub>

</mfrac>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \eta ={\frac {P_{\text{elektrisch}}}{P_{\text{Licht}}}}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/be7baf99bfc5d067aad123ad95709f3b4d2c5097.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.338ex; width:13.647ex; height:5.676ex;" alt="{\displaystyle \eta ={\frac {P_{\text{elektrisch}}}{P_{\text{Licht}}}}}" loading="lazy"></dd></dl>

Der maximale Wirkungsgrad <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \eta }">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \eta }</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/e4d701857cf5fbec133eebaf94deadf722537f64.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.838ex; width:1.169ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle \eta }" loading="lazy"> einer Solarzelle ist vom Bandabstand und der Anzahl der auf verschiedene Spektralbereiche optimierten pn-Übergänge abhängig. Bei einem pn-Übergang ist, bei optimalem Bandabstand und darauf in der Wellenlänge abgestimmtem Licht, theoretisch ein Wirkungsgrad von bis zu 41 % erzielbar. In praktischen Anwendungen liegen tatsächlich erzielbare Wirkungsgrade um und unter 25 %. Bei <a href="Tandem-Solarzelle" title="Tandem-Solarzelle">Tandem-Solarzellen</a>, welche durch mehrere unterschiedliche pn-Übergänge größere Spektralbereiche abdecken können, können die Gesamtwirkungsgrade aller pn-Übergänge in Summe auch über der theoretischen Grenze von 41 % liegen.

Im Weltraum ist einerseits die <a href="Solarkonstante" title="Solarkonstante">Solarkonstante</a> größer als die <a href="Globalstrahlung" title="Globalstrahlung">Globalstrahlung</a> auf der Erde, andererseits altern die Solarzellen schneller. Solarpanels für Satelliten erreichen zurzeit (2005) einen Wirkungsgrad von fast 25 %<a href="#cite_note-94">[94]</a> bei einer Betriebszeit von 15 Jahren.

<caption>Wirkungsgrad verschiedener Solaranlagen nach Quaschning (Stand 2018)<a href="#cite_note-95">[95]</a>

</caption>

<th>Zellmaterial

</th>

<th>Maximaler Zellwirkungsgrad im Labor</th>

<th>Maximaler Wirkungsgrad (Serienproduktion)</th>

<th>Typischer Modulwirkungsgrad</th>

<th>Flächenbedarf pro kWp

</th></tr>

<tr>

<th>Monokristallines Silizium

</th>

<td>5,3 m²

</td></tr>

<tr>

<th>polykristallines Silizium

</th>

<td>5,9 m²

</td></tr>

<tr>

<th>Amorphes Silizium

</th>

<td>16,7 m²

</td></tr>

<tr>

<th>CIS/CIGS

</th>

<td>6,7 m²

</td></tr>

<tr>

<th>CdTe

</th>

<td>6,3 m²

</td></tr>

<tr>

<th>Konzentratorzelle

</th>

<td>3,3 m²

</td></tr></tbody></table>

Ein hoher Wirkungsgrad ist erstrebenswert, weil er bei gleichen Lichtverhältnissen und gleicher Fläche zu einer größeren Ausbeute an elektrischem Strom führt. Für jede Maschine, die auf der Erde aus Sonnenlicht oder auf andere Weise mechanische oder elektrische Arbeit erzeugt (z. B. Aufwindkraftwerke, Stirlingmotoren etc.) gilt ein <a href="Zweiter_Hauptsatz_der_Thermodynamik" title="Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik">thermodynamisches Limit</a>.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Thermodynamisches_Limit_I">Thermodynamisches Limit I</h3></div>

Die gröbste Abschätzung des Wirkungsgrades erhält man durch den <a href="Carnot-Wirkungsgrad" title="Carnot-Wirkungsgrad">Carnot-Wirkungsgrad</a>. Er beschreibt den maximalen Wirkungsgrad, den eine beliebige physikalische Maschine erreichen kann, wenn sie ihre Energie aus der Temperaturdifferenz zwischen einer Wärmequelle und einer Wärmesenke bezieht. Der Carnot-Wirkungsgrad ergibt sich aus der Temperatur <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle T_{\text{warm}}}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle T_{\text{warm}}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/255dab59caa2f041c3ece9768cf933a21824760a.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:5.612ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle T_{\text{warm}}}" loading="lazy"> der wärmeren Quelle und der Temperatur <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle T_{\text{kalt}}}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle T_{\text{kalt}}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/4fc326b9e741cd79c9e2bc5c08c5f706543795e2.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:4.377ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle T_{\text{kalt}}}" loading="lazy"> der kälteren Senke gemäß:

<mfrac>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mfrac>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \eta =1-{\frac {T_{\mathrm {kalt} }}{T_{\mathrm {warm} }}}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/45a7b70e1b1329837eae91717b881d8addc10455.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.171ex; width:14.719ex; height:5.509ex;" alt="{\displaystyle \eta =1-{\frac {T_{\mathrm {kalt} }}{T_{\mathrm {warm} }}}}" loading="lazy"></dd></dl>

Im Falle der Solarzelle ist die Wärmequelle die Sonnenoberfläche mit einer Temperatur von etwa 5.800 K und die Wärmesenke die Solarzelle mit einer Temperatur von 300 K. Daraus ergibt sich ein Carnot-Wirkungsgrad von 95 %. Im Weltraum genutzte Solarzellen haben infolge der höheren Temperaturdifferenz entsprechend höhere Wirkungsgrade.

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Thermodynamisches_Limit_II">Thermodynamisches Limit II</h3></div>

Die Abschätzung im obigen Abschnitt vernachlässigt, dass die Energie von der Sonne zur Solarzelle durch Strahlung übertragen wird. In einem ausführlicheren Modell setzt man vor die Solarzelle einen Absorber. Dieser absorbiert die Strahlung der Sonne und strahlt selber einen kleinen Teil der Wärmestrahlung wieder an die Sonne ab. Nach dem <a href="Stefan-Boltzmann-Gesetz" title="Stefan-Boltzmann-Gesetz">Stefan-Boltzmann-Gesetz</a> fließt somit insgesamt die Wärmeleistung

</mrow>

</mrow>

</msubsup>

</mrow>

</mrow>

</msubsup>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \sigma T_{\mathrm {Sonne} }^{4}-\sigma T_{\mathrm {Absorber} }^{4}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/a062d880a8b89dbcb43433738b23efcb1cb8d8a7.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:19.523ex; height:3.176ex;" alt="{\displaystyle \sigma T_{\mathrm {Sonne} }^{4}-\sigma T_{\mathrm {Absorber} }^{4}}" loading="lazy"></dd></dl>

von der Sonne zum Absorber, wobei <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \sigma }">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \sigma }</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/59f59b7c3e6fdb1d0365a494b81fb9a696138c36.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.33ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle \sigma }" loading="lazy"> die <a href="Stefan-Boltzmann-Konstante" title="Stefan-Boltzmann-Konstante">Stefan-Boltzmann-Konstante</a> ist. Nach dem <a href="Carnot-Wirkungsgrad" title="Carnot-Wirkungsgrad">Carnot-Wirkungsgrad</a> kann der Absorber von dieser Wärme nur den Anteil

<mfrac>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mfrac>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle 1-{\frac {T_{\mathrm {Solarzelle} }}{T_{\mathrm {Absorber} }}}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/0b9de7886e022a47158ba3b02c3606775ebd9ac1.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.338ex; width:13.194ex; height:5.843ex;" alt="{\displaystyle 1-{\frac {T_{\mathrm {Solarzelle} }}{T_{\mathrm {Absorber} }}}}" loading="lazy"></dd></dl>

in elektrische Arbeit überführen. Der Wirkungsgrad bestimmt sich nun aus diesem Anteil und der gesamten von der Sonne abgestrahlten Leistung <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \sigma T_{\mathrm {Sonne} }^{4}}">

</mrow>

</mrow>

</msubsup>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \sigma T_{\mathrm {Sonne} }^{4}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/55bf1ab83c241285e565cbce0b33b9edef121e56.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:7.213ex; height:3.176ex;" alt="{\displaystyle \sigma T_{\mathrm {Sonne} }^{4}}" loading="lazy"> zu

<mrow>

<mrow>

<mfrac>

</mrow>

</mrow>

</msubsup>

</mrow>

</mrow>

</msubsup>

</mfrac>

</mrow>

</mrow>

<mrow>

<mrow>

<mfrac>

<msub>

</mrow>

</msub>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mfrac>

</mrow>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \eta =\left(1-{\frac {T_{\mathrm {Absorber} }^{4}}{T_{\mathrm {Sonne} }^{4}}}\right)\cdot \left(1-{\frac {T_{\mathrm {Solarzelle} }}{T_{\mathrm {Absorber} }}}\right)}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/d1a6bb3e7c687de9152dd9647cae51b97003fcd6.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -3.171ex; width:39.221ex; height:7.509ex;" alt="{\displaystyle \eta =\left(1-{\frac {T_{\mathrm {Absorber} }^{4}}{T_{\mathrm {Sonne} }^{4}}}\right)\cdot \left(1-{\frac {T_{\mathrm {Solarzelle} }}{T_{\mathrm {Absorber} }}}\right)}" loading="lazy"></dd></dl>

Bei einer Temperatur von 5800 K für die Sonnenoberfläche und 300 K Umgebungstemperatur wird der Wirkungsgrad bei einer Absorbertemperatur von etwa 2.500 K maximal und beträgt 85 %.<a href="#cite_note-96">[96]</a>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Shockley-Queisser-Grenze">Shockley-Queisser-Grenze</h3></div>

<div class="hauptartikel" role="navigation">→ Hauptartikel: <a href="Shockley-Queisser-Grenze" title="Shockley-Queisser-Grenze">Shockley-Queisser-Grenze</a></div>

Die Shockley-Queisser-Grenze betrachtet den für Solarzellen typischen Anregungsprozess von Elektronen in einem Halbleiter. In einer Solarzelle wird Licht in elektrische Energie umgewandelt, indem das Licht Elektronen aus dem Valenzband in das Leitungsband anregt. Nur ein schmaler Ausschnitt des angebotenen Energiespektrums wird genutzt. Der theoretische Grenzwert energieselektiver Zellen ist deshalb kleiner als das thermodynamische Limit eines Gesamtsystems.

Entscheidend für die Energie, die man pro angeregtem Elektron gewinnen kann, ist dabei die Größe der Bandlücke <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle E_{\mathrm {g} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle E_{\mathrm {g} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/6c9e894757ef18e541dc31f14cf8c25a1da596ba.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:2.769ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle E_{\mathrm {g} }}" loading="lazy"> des Halbleiters. Unabhängig davon, wie weit das Elektron über die untere Kante des Leitungsbandes angeregt wird, erhält man pro Elektron maximal die Energie der Bandlücke als elektrische Energie. Bei der elektrischen Leistung, die man aus allen angeregten Elektronen gewinnt, muss man berücksichtigen, dass bei einer kleinen Bandlücke mehr Elektronen erzeugt werden. Bei einer großen Bandlücke hat jedes einzelne Elektron dafür mehr Energie. Es muss daher ein Kompromiss aus folgenden Grenzfällen gefunden werden:

<ul><li>Große Bandlücke: Nur energiereiches Licht (blaues und ultraviolettes Licht) kann Elektronen erzeugen, da längere Wellenlängen nicht absorbiert werden. Wegen der großen Bandlücke besitzt jedes Elektron eine hohe Energie.</li>

<li>Kleine Bandlücke: Auch langwelliges Licht kann Elektronen anregen, so dass insgesamt viele Elektronen ins Leitungsband angeregt werden. Diese verlieren jedoch durch Stoßprozesse mit dem Kristallgitter in wenigen hundert Femtosekunden einen Teil ihrer Energie, bis sie nur noch die Energie der Bandlücke besitzen.</li></ul>

Die Shockley-Queisser-Grenze gilt für den Fall einer Zelle mit nur einem pn-Übergang. Mit sogenannten <a href="Tandem-Solarzelle" title="Tandem-Solarzelle">Tandem-Solarzellen</a> (<a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a> multi-junction solar cell), in denen mehrere pn-Übergänge mit verschiedenen Bandlücken kombiniert sind, können prinzipiell auch höhere Wirkungsgrade erreicht werden, siehe Abschnitt <a href="#Mehrfachsolarzellen">Mehrfachsolarzellen</a>.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Energetische_Amortisation_und_Erntefaktoren">Energetische Amortisation und Erntefaktoren</h2></div>

<div class="hauptartikel" role="navigation">→ Hauptartikel: <a href="Erntefaktor" title="Erntefaktor">Erntefaktor</a></div>

Die energetische Amortisationszeit ist der Zeitpunkt, zu dem die für die Herstellung einer <a href="Photovoltaikanlage" title="Photovoltaikanlage">Photovoltaikanlage</a> aufgewandte <a href="Prim%C3%A4renergie" title="Primärenergie">Primärenergie</a> durch selbige wieder erzeugt wurde. Da die bei der Produktion genutzte elektrische Energie zu den <a href="Sekund%C3%A4renergie" title="Sekundärenergie">Sekundärenergien</a> zählt, wird diese mit dem Wirkungsgrad eines fossilen Kraftwerkes in Primärenergie umgerechnet. Dementsprechend erfolgt diese Umrechnung auch bei der erzeugten elektrischen Energie der Solarzelle. Analog kann man sich vorstellen, dass die Photovoltaikanlage den Strom aus einem konventionellen Kraftwerk ersetzt.<a href="#cite_note-Quaschning_2002-97">[97]</a>

Die energetische Amortisationszeit von Photovoltaikanlagen beträgt derzeit (Stand 2013) nach einer Studie von Peng et al. global betrachtet zwischen 0,75 und 3,5 Jahren, je nach Standort und verwendeter Photovoltaiktechnologie. Der Mittelwert schwankt im Bereich von ca. 1,5 bis 2,5 Jahren. Dies bedeutet, nach dieser Zeit hat die Photovoltaikanlage soviel Energie eingebracht, wie insgesamt während ihres gesamten Lebenszyklus verbraucht wird. Berücksichtigt sind also die Herstellung der Anlagen, ihr Transport, die Errichtung, Betrieb und der Rückbau bzw. <a href="Recycling" title="Recycling">Recycling</a>. Die rechnerischen CO2-Emissionen von Photovoltaikanlagen liegen je nach Technik und Standort zwischen 10,5 und 50 g CO2/kWh, mit Durchschnitten im Bereich von 35 bis 45 g CO2/kWh. Als Lebensdauer wurden in der Studie 30 Jahre für Module auf Basis kristalliner Siliciumzellen und 20–25 Jahre für Dünnschichtmodule angenommen, als Lebensdauer der Wechselrichter wurden 15 Jahre angenommen.<a href="#cite_note-98">[98]</a> Photovoltaikanlagen liefern demnach während ihrer Betriebszeit ein Vielfaches der Energie, die zu ihrer Herstellung ursprünglich aufgewandt wurde.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Technische_Merkmale">Technische Merkmale</h2></div>

Die Kenngrößen einer Solarzelle werden für normierte Bedingungen, die <a href="Standard-Testbedingungen" class="mw-redirect" title="Standard-Testbedingungen">Standard-Testbedingungen</a>, häufig abgekürzt STC (<a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a> Standard Test Conditions) angegeben:

<ul><li>Einstrahlungsstärke von 1000 W/m² in Modulebene,</li>

<li>Temperatur der Solarzelle 25 °C konstant,</li>

<li>Strahlungsspektrum AM 1,5 global; DIN EN 61215, IEC 1215, DIN EN 60904, IEC 904.</li></ul>

Dabei steht AM 1,5 global für den Begriff <a href="Air_Mass" class="mw-redirect" title="Air Mass">Air Mass</a>, die 1,5 dafür, dass die Sonnenstrahlen das 1,5fache der Atmosphärenhöhe durchlaufen, weil sie schräg auftreffen. Das entspricht sehr gut den sommerlichen Gegebenheiten in Mitteleuropa von Norditalien bis Mittelschweden oder dem <a href="Sonnenstrahlung" title="Sonnenstrahlung">Sonnenspektrum</a> an einem Ort auf <a href="H%C3%B6he_%C3%BCber_dem_Meeresspiegel" title="Höhe über dem Meeresspiegel">Meereshöhe</a> bei 48° geographischer Breite während eines <a href="%C3%84quinoktium" title="Äquinoktium">Äquinoktiums</a>.<a href="#cite_note-:1-99">[99]</a> Im Winter steht die Sonne in gemäßigten Breiten erheblich tiefer, und ein Wert von AM 4 bis AM 6 ist hier realistischer.

Durch die Absorption in der Atmosphäre verschiebt sich auch das Spektrum des auf das Modul treffenden Lichtes. „Global“ steht für <a href="Globalstrahlung" title="Globalstrahlung">Globalstrahlung</a>, die sich aus dem Diffus- und dem Direktstrahlungsanteil der Sonne zusammensetzt.

Dabei ist zu beachten, dass in der Realität insbesondere die Zellentemperatur bei einer solchen Einstrahlung, die in <a href="Deutschland" title="Deutschland">Deutschland</a> im Sommer zur Mittagszeit erreicht wird, bei normalem Betrieb wesentlich höher liegt (je nach Anbringung, Windanströmung etc. kann sie zwischen etwa 30 und 60 °C liegen). Eine erhöhte Zellentemperatur bedeutet aber gleichzeitig einen herabgesetzten Wirkungsgrad der Solarzelle. Aus diesem Grund wurde auch eine weitere Bezugsgröße geschaffen, PNOCT, die Leistung bei normaler Betriebstemperatur engl. NOCT (normal operating cell temperature).

Gebräuchliche Abkürzungen für die Bezeichnungen sind

<ul><li>SC: Short Circuit – Kurzschluss</li>

<li>OC: Open Circuit – Leerlauf</li>

<li>MPP: <a href="Maximum_Power_Point" class="mw-redirect" title="Maximum Power Point">Maximum Power Point</a> – Betriebspunkt maximaler Leistung</li>

<li>PR: Performance Ratio; Qualitätsfaktor der angibt, welcher Teil des vom Solargenerator erzeugten Stromertrages (unter Nennbedingungen) real zur Verfügung steht.</li></ul>

Die Kennwerte einer Solarzelle sind

<ul><li><a href="Leerlaufspannung" title="Leerlaufspannung">Leerlaufspannung</a> <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle U_{\mathrm {OC} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle U_{\mathrm {OC} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/a75fd773b955ed1a864857c83617709d26e4f172.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:4.285ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle U_{\mathrm {OC} }}" loading="lazy"> (auch <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle V_{\mathrm {OC} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle V_{\mathrm {OC} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/053e76e4d8fb40c52da1bb5ff0eff32a10677647.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:4.053ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle V_{\mathrm {OC} }}" loading="lazy">)</li>

<li><a href="Kurzschlussstrom" class="mw-redirect" title="Kurzschlussstrom">Kurzschlussstrom</a> <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle I_{\mathrm {SC} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle I_{\mathrm {SC} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/458eaba70a3972d4eb5afbde2995446bf4cc794e.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:3.356ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle I_{\mathrm {SC} }}" loading="lazy"></li>

<li>Spannung im bestmöglichen Betriebspunkt <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle U_{\mathrm {MPP} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle U_{\mathrm {MPP} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/0456945a78032f4593a9eae7bfd098624385b84f.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:5.565ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle U_{\mathrm {MPP} }}" loading="lazy"> (auch <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle V_{\mathrm {MPP} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle V_{\mathrm {MPP} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/d502028b2ba8efe542684c91fdb6e08b7789593f.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:5.333ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle V_{\mathrm {MPP} }}" loading="lazy">)</li>

<li>Strom im Betriebspunkt mit maximaler Leistung <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle I_{\mathrm {MPP} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle I_{\mathrm {MPP} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/7eca35ce9f4a90a5608316730b719361caa9be95.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:5.001ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle I_{\mathrm {MPP} }}" loading="lazy"></li>

<li>Maximale erzielbare Leistung <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle P_{\mathrm {MPP} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle P_{\mathrm {MPP} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/90774f818762b2842bc3660c3bdfc18fd38300b6.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:5.47ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle P_{\mathrm {MPP} }}" loading="lazy"> Solarzellenhersteller geben diese unter standardisierten Bedingungen maximal erzielbare Leistung in der Einheit kWp, sprich „Kilowatt-Peak“ an</li>

<li><a href="F%C3%BCllfaktor_(Solarzelle)" title="Füllfaktor (Solarzelle)">Füllfaktor</a> <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle FF={\frac {P_{\mathrm {MPP} }}{U_{\mathrm {OC} }\cdot I_{\mathrm {SC} }}}}">

<mfrac>

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</mrow>

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<mrow>

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</mrow>

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<msub>

</mrow>

</msub>

</mrow>

</mfrac>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle FF={\frac {P_{\mathrm {MPP} }}{U_{\mathrm {OC} }\cdot I_{\mathrm {SC} }}}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/4d01491470f002250991f48248375fdc3e99dd5b.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.338ex; width:16.736ex; height:5.676ex;" alt="{\displaystyle FF={\frac {P_{\mathrm {MPP} }}{U_{\mathrm {OC} }\cdot I_{\mathrm {SC} }}}}" loading="lazy"></li>

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle TK\ P_{\mathrm {mpp} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/e4c34f9ebe3cbd3b92764f38529d79cdfd56ff83.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:9.204ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle TK\ P_{\mathrm {mpp} }}" loading="lazy"> Koeffizient für die Leistungsänderung mit der Zelltemperatur, typischerweise sinkt die maximale Leistung um 0,4 % je Grad Celsius über NOCT (25 °C)<a href="#cite_note-100">[100]</a>.</li>

<li><a href="Wirkungsgrad" title="Wirkungsgrad">Zellwirkungsgrad</a> <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \eta ={\frac {P_{\mathrm {MPP} }}{A\cdot E_{\mathrm {e} }}}}">

<mfrac>

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</mfrac>

</mrow>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \eta ={\frac {P_{\mathrm {MPP} }}{A\cdot E_{\mathrm {e} }}}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/09a2dcfc5911288b7bef9eebb080c5cf685348bc.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.338ex; width:11.204ex; height:5.676ex;" alt="{\displaystyle \eta ={\frac {P_{\mathrm {MPP} }}{A\cdot E_{\mathrm {e} }}}}" loading="lazy"> mit der bestrahlten Fläche <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle A}">

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle A}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/7daff47fa58cdfd29dc333def748ff5fa4c923e3.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.743ex; height:2.176ex;" alt="{\displaystyle A}" loading="lazy"> und der <a href="Bestrahlungsst%C3%A4rke" title="Bestrahlungsstärke">Bestrahlungsstärke</a> <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle E_{\mathrm {e} }}">

<msub>

</mrow>

</msub>

</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle E_{\mathrm {e} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/b3ffac67903c2495193836379b59586403c36a9c.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:2.678ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle E_{\mathrm {e} }}" loading="lazy"></li></ul>

Solarzellen können also eine <a href="Leistung_(Physik)" title="Leistung (Physik)">Leistung</a> von sehr grob 160 <a href="Watt_(Einheit)" title="Watt (Einheit)">W</a>/m² abgeben. Eingebaut in ein Modul ist die Leistung pro Fläche geringer, da zwischen den Zellen und zum Modulrand Abstände vorhanden sind. Im Weltraum wird eine Leistung von 220 Watt pro Quadratmeter erzielt.<a href="#cite_note-101">[101]</a> Da keine Atmosphäre Solarstrahlung absorbiert, kommt im <a href="Erdorbit" class="mw-redirect" title="Erdorbit">Erdorbit</a> allerdings auch mehr Strahlung an der Solarzelle an, nämlich im Durchschnitt die <a href="Solarkonstante" title="Solarkonstante">Solarkonstante</a>. Deshalb werden weltraumtaugliche Solarzellen direkt beim AM0-<a href="Spektrum_(Physik)" title="Spektrum (Physik)">Spektrum</a> qualifiziert.<a href="#cite_note-:1-99">[99]</a>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Schaltbilder">Schaltbilder</h3></div>

Das <a href="Schaltsymbol" class="mw-redirect" title="Schaltsymbol">Schaltsymbol</a> einer Solarzelle gibt, wie das Schaltsymbol einer <a href="Diode" title="Diode">Diode</a> oder <a href="Photodiode" title="Photodiode">Photodiode</a>, mit einem Pfeil die <a href="Technische_Stromrichtung" class="mw-redirect" title="Technische Stromrichtung">technische Stromrichtung</a> zur Verschaltung an. Der <a href="Kennlinie" title="Kennlinie">Kennlinienverlauf</a> einer realen Solarzelle weicht allerdings von der einer idealen Photodiode ab. Um diese Abweichungen zu modellieren, existieren mehrere <a href="Ersatzschaltbild" title="Ersatzschaltbild">Ersatzschaltbilder</a>.

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Vereinfachtes_Ersatzschaltbild">Vereinfachtes Ersatzschaltbild</h4></div>

Das <a href="Schaltplan" title="Schaltplan">Schaltbild</a> besteht zunächst nur aus einer <a href="Stromquelle" title="Stromquelle">Stromquelle</a>, die parallel zu einer <a href="Diode" title="Diode">Diode</a> geschaltet wird, deren Kennlinie durch die <a href="Shockley-Gleichung" title="Shockley-Gleichung">Shockley-Gleichung</a> modelliert wird. Die Stromquelle produziert einen Strom, der von der Bestrahlungsstärke abhängt und den Photostrom <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle I_{\mathrm {ph} }}">

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</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle I_{\mathrm {ph} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/b205cebcb2f150a478c3d1a7e38b96520a1fe599.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -1.005ex; width:3.083ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle I_{\mathrm {ph} }}" loading="lazy"> modelliert. Die Gesamtstromstärke ergibt sich dann mit dem Diodenstrom <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle I_{\mathrm {D} }}">

<msub>

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</mstyle>

</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle I_{\mathrm {D} }}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/81b297fec68be88e13148d97a99891da08f65216.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:2.511ex; height:2.509ex;" alt="{\displaystyle I_{\mathrm {D} }}" loading="lazy"> zu

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</mrow>

<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle I=I_{\mathrm {ph} }-I_{\mathrm {D} }=I_{\mathrm {ph} }-I_{\mathrm {S} }\left[\mathrm {e} ^{\frac {U_{\mathrm {D} }}{n\cdot U_{\mathrm {T} }}}-1\right]}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/26194b470da8ec2b516edd33772a85c1857ab037.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -3.171ex; width:36.277ex; height:7.509ex;" alt="{\displaystyle I=I_{\mathrm {ph} }-I_{\mathrm {D} }=I_{\mathrm {ph} }-I_{\mathrm {S} }\left[\mathrm {e} ^{\frac {U_{\mathrm {D} }}{n\cdot U_{\mathrm {T} }}}-1\right]}" loading="lazy">.</dd></dl>

<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Erweitertes_Ersatzschaltbild_(Ein-_und_Zweidiodenmodell)">Erweitertes Ersatzschaltbild (Ein- und Zweidiodenmodell)</h4></div>

Das erweiterte Ersatzschaltbild berücksichtigt reale Faktoren des Bauelementes, die durch die <a href="Halbleitertechnik" title="Halbleitertechnik">Fertigung</a> entstehen. Mit diesen Modellen soll ein möglichst realistisches Modell der tatsächlichen Solarzelle geschaffen werden. Beim Eindiodenmodell wird so das vereinfachte Ersatzschaltbild zunächst nur durch einen <a href="Parallelschaltung" title="Parallelschaltung">parallel</a> und einen in <a href="Reihenschaltung" title="Reihenschaltung">Reihe</a> geschalteten Widerstand ergänzt.

<ul><li>Der Parallelwiderstand Rp symbolisiert <a href="Kristallfehler" class="mw-redirect" title="Kristallfehler">Kristallfehler</a>, nichtideale <a href="Dotierung" title="Dotierung">Dotierungsverteilungen</a> und andere Materialdefekte, durch die <a href="Leckstrom" title="Leckstrom">Verlustströme</a> entstehen, die den <a href="P-n-%C3%9Cbergang" title="P-n-Übergang">p-n-Übergang</a> überbrücken. Bei Solarzellen aus guter Herstellung ist dieser Widerstand relativ groß.</li>

<li>Mit dem Serienwiderstand Rs werden alle Effekte zusammengefasst, durch die ein höherer Gesamtwiderstand des Bauelementes entsteht. Das sind hauptsächlich der Widerstand des Halbleitermaterials, der Widerstand an den <a href="Elektrischer_Kontakt" title="Elektrischer Kontakt">Kontakten</a> und der <a href="Verbindungstechnik_(Elektrotechnik)" title="Verbindungstechnik (Elektrotechnik)">Zuleitungen</a>. Diese Größe sollte bei gefertigten Solarzellen möglichst gering sein.</li></ul>

Die Formel für den Gesamtstrom ist für dieses Modell bereits eine <a href="Rekursive_Funktion" class="mw-redirect" title="Rekursive Funktion">rekursive Funktion</a> und lautet:

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<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle I=I_{\mathrm {ph} }-I_{\mathrm {d} }-{\frac {U_{\mathrm {p} }}{R_{\mathrm {p} }}}=I_{\mathrm {ph} }-I_{\mathrm {S} }\left[\mathrm {e} ^{\frac {U+R_{\mathrm {s} }\cdot I}{n\cdot U_{\mathrm {T} }}}-1\right]-{\frac {U+R_{\mathrm {s} }\cdot I}{R_{\mathrm {p} }}}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/4cd7201efe317e687a20f0b43c2cac0eb0b739e3.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.505ex; width:57.659ex; height:6.343ex;" alt="{\displaystyle I=I_{\mathrm {ph} }-I_{\mathrm {d} }-{\frac {U_{\mathrm {p} }}{R_{\mathrm {p} }}}=I_{\mathrm {ph} }-I_{\mathrm {S} }\left[\mathrm {e} ^{\frac {U+R_{\mathrm {s} }\cdot I}{n\cdot U_{\mathrm {T} }}}-1\right]-{\frac {U+R_{\mathrm {s} }\cdot I}{R_{\mathrm {p} }}}}" loading="lazy"></dd></dl>

Beim Übergang zum Zweidiodenmodell fügt man eine weitere Diode mit einem anderen Idealitätsfaktor n ein. Normalerweise werden diese über die Werte 1 und 2 angesetzt. Weiterhin lassen sich alle diese Modelle bei Betrieb in Sperr-Richtung durch eine spannungsgesteuerte Stromquelle ergänzen, um den Lawinendurchbruch zu modellieren. Die Formeln für die Ströme beim Zweidiodenmodell lauten dann, bei Anpassungs<a href="Leitwert" class="mw-redirect" title="Leitwert">leitwert</a> gb, Durchbruchspannung Ub und Lawinendurchbruchexponent nb:

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<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle I=I_{\mathrm {ph} }-I_{\mathrm {b} }-I_{\mathrm {S1} }\left[\mathrm {e} ^{\frac {U+R_{\mathrm {s} }\cdot I}{n_{1}\cdot U_{\mathrm {T} }}}-1\right]-I_{\mathrm {S2} }\left[\mathrm {e} ^{\frac {U+R_{\mathrm {s} }\cdot I}{n_{2}\cdot U_{\mathrm {T} }}}-1\right]-{\frac {U+R_{\mathrm {s} }\cdot I}{R_{\mathrm {p} }}}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/1391b0c97902611b77958f5708d1b806d9c7e203.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.505ex; width:65.267ex; height:6.343ex;" alt="{\displaystyle I=I_{\mathrm {ph} }-I_{\mathrm {b} }-I_{\mathrm {S1} }\left[\mathrm {e} ^{\frac {U+R_{\mathrm {s} }\cdot I}{n_{1}\cdot U_{\mathrm {T} }}}-1\right]-I_{\mathrm {S2} }\left[\mathrm {e} ^{\frac {U+R_{\mathrm {s} }\cdot I}{n_{2}\cdot U_{\mathrm {T} }}}-1\right]-{\frac {U+R_{\mathrm {s} }\cdot I}{R_{\mathrm {p} }}}}" loading="lazy"></dd></dl>

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<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle I_{\mathrm {b} }=g_{\mathrm {b} }\cdot {\frac {(U+R_{\mathrm {s} }\cdot I)}{R_{\mathrm {p} }}}\cdot \left(1-{\frac {U+R_{\mathrm {s} }\cdot I}{U_{\mathrm {b} }}}\right)^{-n_{\mathrm {b} }}}</annotation>

</semantics>

</math><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/83c28b57a84871c5b44857ff4150d8f99fa4cf10.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -2.505ex; width:45.426ex; height:6.509ex;" alt="{\displaystyle I_{\mathrm {b} }=g_{\mathrm {b} }\cdot {\frac {(U+R_{\mathrm {s} }\cdot I)}{R_{\mathrm {p} }}}\cdot \left(1-{\frac {U+R_{\mathrm {s} }\cdot I}{U_{\mathrm {b} }}}\right)^{-n_{\mathrm {b} }}}" loading="lazy"></dd></dl>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Umweltschutz,_Entsorgung_und_Wiederverwertung">Umweltschutz, Entsorgung und Wiederverwertung</h2></div>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Umweltschutz">Umweltschutz</h3></div>

Die Herstellung photovoltaischer Solarzellen ist ein chemischer Prozess, bei dem gasförmige, flüssige und feste Chemikalien zum Einsatz kommen, die gesundheits- und umweltschädlich sind. Aus diesem Grund ist ein hoher Standard der Prozesssicherheit zentral. Unter Arbeitsschutzaspekten ist eine sichere Ablufterfassung und -reinigung zu gewährleisten.

Einige Solarzelltypen verwenden anstelle von <a href="Silicium" title="Silicium">Silicium</a> Stoffe wie z. B. <a href="Toxisch" class="mw-redirect" title="Toxisch">toxisches</a> oder <a href="Karzinogen" title="Karzinogen">karzinogenes</a> <a href="Cadmium" title="Cadmium">Cadmium</a>, <a href="Arsen" title="Arsen">Arsen</a> bzw. deren Verbindungen sowie <a href="CIGS-Solarzelle" title="CIGS-Solarzelle">Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid</a>. Ein typisches <a href="Cadmiumtellurid" title="Cadmiumtellurid">Cadmiumtellurid</a>-Solarmodul (CdTe) enthält zum Beispiel ca. 22 g des gefährlichen Schwermetalls Cadmium und 25 g <a href="Tellur" title="Tellur">Tellur</a> pro m² Zellfläche. Eine CdTe-Solarzelle besteht meist aus fünf Einzelschichten: Im Einzelnen sind das eine ca. 8 μm dicke CdTe-Absorberschicht, eine ca. 100 nm dicken <a href="Cadmiumsulfid" title="Cadmiumsulfid">Cadmiumsulfid</a>-Zwischenschicht sowie zwei 20 bzw. 100 nm dicke <a href="Antimontellurid" class="mw-redirect" title="Antimontellurid">Antimontellurid</a> (Sb2Te3)-Dünnschichten. Bei der Produktion werden beide Substanzen durch Co-Verdampfung auf das Trägermaterial aufgebracht. Die Co-Verdampfung ist ein ungerichteter Prozess, bei dem die gesamte Innenoberfläche der Beschichtungskammer mit Dünnschichten aus Tellur, Cadmiumtellurid, Cadmiumsulfid und Antimontellurid überzogen werden. Der Materialverbrauch erhöht sich dadurch um mindestens weitere 40 %.

Bei der regelmäßigen Reinigung der Produktionskammer mit wässriger Säure – die Reinigung erfolgt manuell – werden die Rückstände in eine wässrige Lösung überführt. Neben der eigentlichen Zellproduktion stellt also auch die Reinigung der Produktionsanlagen eine Herausforderung an <a href="Umweltschutz" title="Umweltschutz">Umweltschutz</a> und <a href="Arbeitsschutz" title="Arbeitsschutz">Arbeitsschutz</a> dar.<a href="#cite_note-102">[102]</a> Produktionsrückstände und <a href="Emission_(Umwelt)" title="Emission (Umwelt)">Emissionen</a> können zu Langzeitschäden und <a href="Altlast" title="Altlast">Altlasten</a> führen.

Untersuchungen aus dem Jahr 2008 kamen zu dem Ergebnis, dass CdTe-Zellen bei Produktion und Betrieb bei einer auf 30 Jahre veranschlagten Lebensdauer 90 bis 300 Mal weniger Cadmium pro Kilowattstunde in die Atmosphäre abgeben als Kohlekraftwerke. Unter Berücksichtigung der zur Herstellung nötigen Energie und bei Annahme, diese stamme aus konventionellen Kraftwerken, liegt die Emission an Cadmium immer noch Faktor 10 unter der von Kohlekraftwerken.<a href="#cite_note-Fthenakis_2008-77">[77]</a> Bei Perowskiten als Solarzellenmaterial ist der notwendige Anteil von <a href="Blei" title="Blei">Blei</a> problematisch.<a href="#cite_note-Solarzellen_aus_Perowskit-61">[61]</a>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Entsorgung">Entsorgung</h3></div>

Eine vom Bundeswirtschaftsministerium in Auftrag gegebene Studie schätzt, dass durch Photovoltaik bis zum Jahr 2016 etwa 11.000 Tonnen bzw. 800 Tonnen der giftigen Schwermetalle Blei und Cadmium in Verkehr gebracht wurden.<a href="#cite_note-103">[103]</a> In der EU sind Anlagen mit Solarzellen bisher von der <a href="RoHS" class="mw-redirect" title="RoHS">RoHS</a>-Richtlinie zum <a href="Inverkehrbringen_von_Produkten_(EU-Wirtschaftsrecht)" title="Inverkehrbringen von Produkten (EU-Wirtschaftsrecht)">Inverkehrbringen</a> von Elektrogeräten mit gefährlichen Stoffen ausgenommen.<a href="#cite_note-104">[104]</a> Zum Schutz von Umwelt und Gesundheit wurden Altzellen jedoch in die 2012 novellierte <a href="Richtlinie_2012/19/EU_%C3%BCber_Elektro-_und_Elektronik-Altger%C3%A4te" title="Richtlinie 2012/19/EU über Elektro- und Elektronik-Altgeräte">WEEE-Richtlinie</a> zum Umgang von Abfällen aufgenommen. Die Richtlinie verpflichtet die Hersteller zur Rücknahme und gibt als Ziel eine Sammelquote von 85 % vor.<a href="#cite_note-105">[105]</a> Durch ein Recycling soll auch der Verlust wertvoller Rohstoffe wie seltener Metalle reduziert werden.<a href="#cite_note-106">[106]</a>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Wiederverwertung">Wiederverwertung</h3></div>

Wegen der Lebensdauer von ca. 20 bis 30 Jahren von siliciumbasierten Solarzellen ist es absehbar, dass ab 2030 jährlich hunderttausend Tonnen aus Altmodulen anfallen werden. Um dieses Silicium zurückzugewinnen, hat das Fraunhofer-Center für Silicium-Photovoltaik (CSP) in Halle (Saale) in Zusammenarbeit mit einem Recyclingunternehmen ein Verfahren entwickelt, mit dem die Rückgewinnung von Silicium aus PV-Modulen ermöglicht wird. Dieses steht anschließend wieder für die Produktion von Wafern für Perc-Solarzellen zur Verfügung. Recycelt werden können damit Silicium-Module aller Hersteller.<a href="#cite_note-107">[107]</a>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Sicherheitsbetrachtung">Sicherheitsbetrachtung</h2></div>

Für Schutzmaßnahmen im Brandfall und Blitzeinschlag, siehe <a href="Photovoltaikanlage#Gefahren_durch_eine_Photovoltaikanlage" title="Photovoltaikanlage">Photovoltaikanlage</a>.

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Siehe_auch">Siehe auch</h2></div>

<ul><li><a href="Halbleiterdetektor" title="Halbleiterdetektor">Halbleiterdetektor</a></li>

<li><a href="Sonnensimulator_(Photovoltaik)" class="mw-redirect" title="Sonnensimulator (Photovoltaik)">Sonnensimulator (Photovoltaik)</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Christoph Brabec: <cite style="font-style:italic">Organic photovoltaics – materials, device physics, and manufacturing technologies</cite>. Wiley-VCH, Weinheim 2008, ISBN 978-3-527-31675-5.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.au=Christoph+Brabec&rft.btitle=Organic+photovoltaics+-+materials%2C+device+physics%2C+and+manufacturing+technologies&rft.date=2008&rft.genre=book&rft.isbn=9783527316755&rft.place=Weinheim&rft.pub=Wiley-VCH" style="display:none"> </li>

<li>Guillermo Diaz-Santanilla: <cite style="font-style:italic">Technik der Solarzelle – physikalische Grundlagen, Eigenschaften und Applikationen</cite>. Franzis, München 1984, ISBN 3-7723-7371-2.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.au=Guillermo+Diaz-Santanilla&rft.btitle=Technik+der+Solarzelle+-+physikalische+Grundlagen%2C+Eigenschaften+und+Applikationen&rft.date=1984&rft.genre=book&rft.isbn=3772373712&rft.place=M%C3%BCnchen&rft.pub=Franzis" style="display:none"> </li>

<li>Heinrich Häberlin: <cite style="font-style:italic">Photovoltaik: Strom aus Sonnenlicht für Verbundnetz und Inselanlagen</cite>. 2., wesentlich erweiterte und aktualisierte Auflage. VDE / Electrosuisse, Berlin/Fehraltorf 2010, ISBN 978-3-8007-3205-0.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.au=Heinrich+H%C3%A4berlin&rft.btitle=Photovoltaik%3A+Strom+aus+Sonnenlicht+f%C3%BCr+Verbundnetz+und+Inselanlagen&rft.date=2010&rft.edition=2.%2C+wesentlich+erweiterte+und+aktualisierte&rft.genre=book&rft.isbn=9783800732050&rft.place=Berlin%2FFehraltorf&rft.pub=VDE+%2F+Electrosuisse" style="display:none"> </li>

<li>Tom Markvart, Luis Castañer: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Solar cells – materials, manufacture and operation</cite>. Elsevier, Oxford 2006, ISBN 1-85617-457-3 (englisch).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.au=Tom+Markvart%2C+Luis+Casta%C3%B1er&rft.btitle=Solar+cells+-+materials%2C+manufacture+and+operation&rft.date=2006&rft.genre=book&rft.isbn=1856174573&rft.place=Oxford&rft.pub=Elsevier" style="display:none"> </li>

<li><a href="Volker_Quaschning" title="Volker Quaschning">Volker Quaschning</a>: Regenerative Energiesysteme. 9. Auflage. Hanser, München 2015, ISBN 978-3-446-44267-2.</li>

<li><a href="Viktor_Wesselak" title="Viktor Wesselak">Viktor Wesselak</a>, Sebastian Voswinckel: <cite style="font-style:italic">Photovoltaik: Wie Sonne zu Strom wird. Daten, Fakten, Hintergründe</cite>. Springer Vieweg, Berlin 2012, ISBN 978-3-642-24296-0 (Technik im Fokus).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.au=Viktor+Wesselak%2C+Sebastian+Voswinckel&rft.btitle=Photovoltaik%3A+Wie+Sonne+zu+Strom+wird.+Daten%2C+Fakten%2C+Hintergr%C3%BCnde&rft.date=2012&rft.genre=book&rft.isbn=9783642242960&rft.place=Berlin&rft.pub=Springer+Vieweg" style="display:none"> </li>

<li>Viktor Wesselak, <a href="Thomas_Schabbach" title="Thomas Schabbach">Thomas Schabbach</a>, Thomas Link, Joachim Fischer: Handbuch Regenerative Energietechnik. 3., aktualisierte und erweiterte Auflage. Berlin / Heidelberg 2017, ISBN 978-3-662-53072-6.</li>

<li>Peter Würfel: <cite style="font-style:italic">Physik der Solarzellen</cite>. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2000, ISBN 3-8274-0598-X (Spektrum Hochschultaschenbuch).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.au=Peter+W%C3%BCrfel&rft.btitle=Physik+der+Solarzellen&rft.date=2000&rft.genre=book&rft.isbn=382740598X&rft.place=Heidelberg&rft.pub=Spektrum+Akademischer+Verlag" style="display:none"> </li>

<li><a href="Arvind_Shah" title="Arvind Shah">Arvind Shah</a> (Hrsg.): Solar Cells and Modules. Springer Series in Materials Science, 2020, ISBN 978-3-030-46487-5; <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.springer.com/de/book/9783030464851">springer.com</a></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><div class="noresize noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"></div><a class="external text" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/Solar_cell?uselang=de">Commons: Solarzelle</a> – Album mit Bildern</div>

<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><div class="noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"></div><a href="https://de.wikibooks.org/wiki/Siliciumverarbeitung:_Herstellung_von_Solarzellen" class="extiw external" title="b:Siliciumverarbeitung: Herstellung von Solarzellen">Wikibooks: Herstellung von Solarzellen</a> – Lern- und Lehrmaterialien</div>

<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><a href="https://de.wiktionary.org/wiki/Solarzelle" class="extiw external" title="wikt:Solarzelle">Wiktionary: Solarzelle</a> – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen</div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.wdrmaus.de/filme/sachgeschichten/solarmaus.php5">Die Solarmaus</a> – Entstehung der Solarzelle mit <a href="Armin_Maiwald" title="Armin Maiwald">Armin Maiwald</a> (Video)</li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.pveducation.org/pvcdrom/welcome-to-pvcdrom">PV-Education</a> – detaillierte Online-Vorlesung mit Grundlagen und Anwendungen zur PV (englisch).</li>

<li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20190602194527/http://www.bine.info/publikationen/themeninfos/publikation/photovoltaik-innovationen/">Photovoltaik – Innovationen</a> (BINE Informationsdienst, Archivierte Webseite).</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><a href="#cite_ref-1">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ise.fraunhofer.de/de/downloads/pdf-files/aktuelles/photovoltaics-report-in-englischer-sprache.pdf">Photovoltaics Report</a> (PDF; 3,7 MB) Internetseite von <a href="Fraunhofer-Institut_f%C3%BCr_Solare_Energiesysteme" title="Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme">Fraunhofer ISE</a>. Abgerufen am 5. Juni 2015.

</li>

<li id="cite_note-2"><a href="#cite_ref-2">↑</a> Orbital Sciences Corporation (Hrsg.): <a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.orbital.com/NewsInfo/Publications/Dawn_fact.pdf">Dawn. Investigating the „Dawn“ of Our Solar System (fact sheet)</a> (PDF; 1,4 MB). 2009 (englisch).

</li>

<li id="cite_note-3"><a href="#cite_ref-3">↑</a> Zhiliang Ku et al., Full Printable Processed Mesoscopic CH3NH3PbI3/TiO2 Heterojunction Solar Cells with Carbon Counter Electrode. In: <a href="Scientific_Reports" title="Scientific Reports">Scientific Reports</a> 3, (2013), <a href="https://doi.org/10.1038/srep03132" class="extiw external" title="doi:10.1038/srep03132">doi:10.1038/srep03132</a>

</li>

<li id="cite_note-4"><a href="#cite_ref-4">↑</a> <a href="Volker_Quaschning" title="Volker Quaschning">Volker Quaschning</a>: Erneuerbare Energien und Klimaschutz. 3. Auflage, München 2013, S. 126.

</li>

<li id="cite_note-5"><a href="#cite_ref-5">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20131202230609/http://www.helmholtz-berlin.de/forschung/enma/si-pv/arbeitsgebiete/duennschichtsolarzellen/index_de.html">Polykristalline Silizium-Dünnfilm-Solarzellen auf Glas.</a> Archiviert vom <style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r250917974">

/* start https://de.wikipedia.org/ */

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</style><a class="external text" href="https://redirecter.toolforge.org/?url=http%3A%2F%2Fwww.helmholtz-berlin.de%2Fforschung%2Fenma%2Fsi-pv%2Farbeitsgebiete%2Fduennschichtsolarzellen%2Findex_de.html">Original</a> (nicht mehr online verfügbar) am 2. Dezember 2013; abgerufen am 25. Oktober 2016.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Polykristalline+Silizium-D%C3%BCnnfilm-Solarzellen+auf+Glas&rft.description=Polykristalline+Silizium-D%C3%BCnnfilm-Solarzellen+auf+Glas&rft.identifier=https%3A%2F%2Fweb.archive.org%2Fweb%2F20131202230609%2Fhttp%3A%2F%2Fwww.helmholtz-berlin.de%2Fforschung%2Fenma%2Fsi-pv%2Farbeitsgebiete%2Fduennschichtsolarzellen%2Findex_de.html&rft.source=http://www.helmholtz-berlin.de/forschung/enma/si-pv/arbeitsgebiete/duennschichtsolarzellen/index_de.html">

</li>

<li id="cite_note-6"><a href="#cite_ref-6">↑</a> <a href="Martin_Green" title="Martin Green">M. A. Green</a>, K. Emery, D. L. King, Y. Hishikawa, W. Warta: <cite style="font-style:italic">Solar Cell Efficiency Tables (Version 28)</cite>. In: <cite style="font-style:italic"><a href="Progress_in_Photovoltaics" title="Progress in Photovoltaics">Progress in Photovoltaics</a></cite>. Band 14, 2006, S. 455–461, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/pip.720">10.1002/pip.720</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.atitle=Solar+Cell+Efficiency+Tables+%28Version+28%29&rft.au=M.+A.+Green%2C+K.+Emery%2C+D.+L.+King%2C+...&rft.btitle=Progress+in+Photovoltaics&rft.date=2006&rft.doi=10.1002%2Fpip.720&rft.genre=book&rft.pages=455-461&rft.volume=14" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-7"><a href="#cite_ref-7">↑</a> Michael D. Kelzenberg, Shannon W. Boettcher, Jan A. Petykiewicz, Daniel B. Turner-Evans, Morgan C. Putnam, Emily L. Warren, Joshua M. Spurgeon, Ryan M. Briggs, Nathan S. Lewis, Harry A. Atwater: <cite style="font-style:italic">Enhanced absorption and carrier collection in Si wire arrays for photovoltaic applications</cite>. In: <cite style="font-style:italic"><a href="Nat_Mater" class="mw-redirect" title="Nat Mater">Nat Mater</a></cite>. Band 9, Nr. 3, Februar 2010, S. 239–244, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1038/nmat2635">10.1038/nmat2635</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.atitle=Enhanced+absorption+and+carrier+collection+in+Si+wire+arrays+for+photovoltaic+applications&rft.au=Michael+D.+Kelzenberg%2C+Shannon+W.+Boettcher%2C+Jan+A.+Petykiewicz%2C+...&rft.date=2010-02&rft.doi=10.1038%2Fnmat2635&rft.genre=journal&rft.issue=3&rft.jtitle=Nat+Mater&rft.pages=239-244&rft.volume=9" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-8"><a href="#cite_ref-8">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.wissenschaft.de/technik-digitales/sonnenpower-light/">Sonnenpower light.</a> In: Bild der Wissenschaft. 15. Februar 2010, abgerufen am 9. September 2019 (Nachrichtenmeldung).<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Sonnenpower+light&rft.description=Sonnenpower+light&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.wissenschaft.de%2Ftechnik-digitales%2Fsonnenpower-light%2F&rft.date=2010-02-15">

</li>

<li id="cite_note-9"><a href="#cite_ref-9">↑</a> SolarServer: <style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r261891140">

/* start https://de.wikipedia.org/ */

.mw-parser-output .webarchiv-memento a{color:inherit}

/* end https://de.wikipedia.org/ */

</style><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20140106142526/http://www.solarserver.de/news/news-12218.html">Photovoltaik-Forschung: Caltech entwickelt flexible Solarzellen mit Siliciumdraht-Reihen und hoher Absorption</a> (<a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a> vom 6. Januar 2014 im <a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a>), abgerufen am 31. Mai 2012.

</li>

<li id="cite_note-10"><a href="#cite_ref-10">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.pro-physik.de/Phy/leadArticle.do?laid=11414">Weltrekord: 41,1 % Wirkungsgrad für Mehrfachsolarzellen.</a> In: pro-physik.de. Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, abgerufen am 9. August 2009.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Weltrekord%3A+41%2C1+%25+Wirkungsgrad+f%C3%BCr+Mehrfachsolarzellen&rft.description=Weltrekord%3A+41%2C1+%25+Wirkungsgrad+f%C3%BCr+Mehrfachsolarzellen&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.pro-physik.de%2FPhy%2FleadArticle.do%3Flaid%3D11414&rft.publisher=Fraunhofer-Institut+f%C3%BCr+Solare+Energiesysteme+ISE">

</li>

<li id="cite_note-11"><a href="#cite_ref-11">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.heise.de/newsticker/meldung/Rekord-Wirkungsgrad-bei-Solarzellen-1266166.html">heise: 28,2 % Wirkungsgrad erreicht.</a> heise.de; abgerufen am 24. Juni 2011.

</li>

<li id="cite_note-12"><a href="#cite_ref-12">↑</a> <a href="Martin_Green" title="Martin Green">Martin A. Green</a>, Keith Emery, Yoshihiro Hishikawa, Wilhelm Warta, Ewan D. Dunlop: <cite style="font-style:italic">Solar cell efficiency tables (version 43)</cite>. In: <cite style="font-style:italic"><a href="Progress_in_Photovoltaics" title="Progress in Photovoltaics">Progress in Photovoltaics</a>: Research and Applications</cite>. Band 22, Nr. 1, 2014, S. 1–9, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/pip.2452">10.1002/pip.2452</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.atitle=Solar+cell+efficiency+tables+%28version+43%29&rft.au=Martin+A.+Green%2C+Keith+Emery%2C+Yoshihiro+Hishikawa%2C+...&rft.date=2014&rft.doi=10.1002%2Fpip.2452&rft.genre=journal&rft.issue=1&rft.jtitle=Progress+in+Photovoltaics%3A+Research+and+Applications&rft.pages=1-9&rft.volume=22" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-Q-Cells_2011_11_29-13"><a href="#cite_ref-Q-Cells_2011_11_29_13-0">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://archive.today/20130131220930/http://www.q-cells.com/presse/article//CIGS-Duennschicht-Technologie-erzielt-Weltrekordeffizienz-von-174.html">CIGS Dünnschicht-Technologie erzielt Weltrekordeffizienz von 17,4 %</a> (<a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a> vom 31. Januar 2013 im Webarchiv <a href="Archive.today" title="Archive.today">archive.today</a>), Pressemitteilung der Firma Q-Cells vom 29. November 2011, abgerufen am 14. Februar 2012

</li>

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<li id="cite_note-44"><a href="#cite_ref-44">↑</a> Kazuo Nakajima, Noritaka Usami: <cite style="font-style:italic">Crystal Growth of Si for Solar Cells</cite>. Springer, 2009, ISBN 978-3-642-02043-8, S. 4–5.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.au=Kazuo+Nakajima%2C+Noritaka+Usami&rft.btitle=Crystal+Growth+of+Si+for+Solar+Cells&rft.date=2009&rft.genre=book&rft.isbn=9783642020438&rft.pages=4-5&rft.pub=Springer" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-45"><a href="#cite_ref-45">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/de/documents/publications/studies/Photovoltaics-Report.pdf">Photovoltaics Report.</a> (PDF) Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, 6. Dezember 2022, abgerufen am 6. Februar 2023 (englisch).<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Photovoltaics+Report&rft.description=Photovoltaics+Report&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.ise.fraunhofer.de%2Fcontent%2Fdam%2Fise%2Fde%2Fdocuments%2Fpublications%2Fstudies%2FPhotovoltaics-Report.pdf&rft.publisher=Fraunhofer+Institute+for+Solar+Energy+Systems&rft.date=2022-12-06&rft.language=en">

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<li id="cite_note-46"><a href="#cite_ref-46">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.renewable-energy-concepts.com/german/sonnenenergie/solaranlage-solartechnik/solarzellen-herstellung/bridgeman-verfahren-silizium.html">Silicium Herstellung – Bridgman-Verfahren</a> Infoseite auf renewable-energy-concepts.com, abgerufen am 17. April 2010

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<li id="cite_note-48"><a href="#cite_ref-48">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20100215133018/http://www.swisswafers.ch/d/about_us/squaring.htm">Quadrieren und Brikettieren</a> (<a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a> vom 15. Februar 2010 im <a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a>) Infoseite der Firma Swiss Wafers, abgerufen am 17. April 2010.

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<li id="cite_note-49"><a href="#cite_ref-49">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ingenieur.de/Fachbereiche/Verfahrenstechnik/Recycling-Silizium-Herstellungskosten-fuer-Solarzellen-senken">Recycling von Silizium soll Herstellungskosten für Solarzellen senken.</a> Abgerufen am 25. Oktober 2016.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Recycling+von+Silizium+soll+Herstellungskosten+f%C3%BCr+Solarzellen+senken&rft.description=Recycling+von+Silizium+soll+Herstellungskosten+f%C3%BCr+Solarzellen+senken&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.ingenieur.de%2FFachbereiche%2FVerfahrenstechnik%2FRecycling-Silizium-Herstellungskosten-fuer-Solarzellen-senken">

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<li id="cite_note-50"><a href="#cite_ref-50">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.bine.info/publikationen/themeninfos/publikation/photovoltaik-innovationen/solarzellen-aus-silizium-wafern/">BINE Informationsdienst: Themeninfo: Photovoltaik – Innovationen – Solarzellen aus Silizium-Wafern.</a> In: www.bine.info. Abgerufen am 7. April 2016.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=BINE+Informationsdienst%3A+Themeninfo%3A+Photovoltaik+%E2%80%93+Innovationen+%E2%80%93+Solarzellen+aus+Silizium-Wafern&rft.description=BINE+Informationsdienst%3A+Themeninfo%3A+Photovoltaik+%E2%80%93+Innovationen+%E2%80%93+Solarzellen+aus+Silizium-Wafern&rft.identifier=http%3A%2F%2Fwww.bine.info%2Fpublikationen%2Fthemeninfos%2Fpublikation%2Fphotovoltaik-innovationen%2Fsolarzellen-aus-silizium-wafern%2F">

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<li id="cite_note-:0-51">↑ <a href="#cite_ref-:0_51-0">a</a> <a href="#cite_ref-:0_51-1">b</a> S. Philipps (Fraunhofer ISE), W. Warmuth (PSE Projects GmbH): <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ise.fraunhofer.de/de/veroeffentlichungen/studien/photovoltaics-report.html">Fraunhofer ISE publishes „Photovoltaics Report“.</a> In: www.ise.fraunhofer.de. S. 30, abgerufen am 5. Oktober 2021 (englisch).<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Fraunhofer+ISE+publishes+%E2%80%9EPhotovoltaics+Report%E2%80%9C&rft.description=Fraunhofer+ISE+publishes+%E2%80%9EPhotovoltaics+Report%E2%80%9C&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.ise.fraunhofer.de%2Fde%2Fveroeffentlichungen%2Fstudien%2Fphotovoltaics-report.html&rft.creator=S.+Philipps+%28Fraunhofer+ISE%29%2C+W.+Warmuth+%28PSE+Projects+GmbH%29&rft.language=en">

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<li id="cite_note-solarenergie.com-52">↑ <a href="#cite_ref-solarenergie.com_52-0">a</a> <a href="#cite_ref-solarenergie.com_52-1">b</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20071017173905/http://www.solarenergie.com/content/view/136/66/">Ziehen oder Sägen – ein Systemvergleich</a> (<a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a> vom 17. Oktober 2007 im <a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a>)

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<li id="cite_note-53"><a href="#cite_ref-53">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20140106160520/http://www.archiv.fraunhofer.de/archiv/pi-2006/presse/presseinformationen/2006/07/Presseinformation06072006.html">Eicke Weber neuer Leiter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE.</a> Fraunhofer-Gesellschaft. 6. Juli 2006, abgerufen am 22. April 2010 (Presseinformation).

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<li id="cite_note-Kelzenberg2010-54">↑ <a href="#cite_ref-Kelzenberg2010_54-0">a</a> <a href="#cite_ref-Kelzenberg2010_54-1">b</a> Michael D. Kelzenberg, Shannon W. Boettcher, Jan A. Petykiewicz, Daniel B. Turner-Evans, Morgan C. Putnam, Emily L. Warren, Joshua M. Spurgeon, Ryan M. Briggs, Nathan S. Lewis, Harry A. Atwater: <cite style="font-style:italic">Enhanced absorption and carrier collection in Si wire arrays for photovoltaic applications</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Nature Materials</cite>. advance online publication, 2010, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1038/nmat2635">10.1038/nmat2635</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.atitle=Enhanced+absorption+and+carrier+collection+in+Si+wire+arrays+for+photovoltaic+applications&rft.au=Michael+D.+Kelzenberg%2C+Shannon+W.+Boettcher%2C+Jan+A.+Petykiewicz%2C+...&rft.btitle=Nature+Materials&rft.date=2010&rft.doi=10.1038%2Fnmat2635&rft.genre=book&rft.volume=advance+online+publication" style="display:none">

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<li id="cite_note-55"><a href="#cite_ref-55">↑</a> Christel Budzinski: <a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.world-of-photonics.net/link/de/21504290">Schwarz und effizient – Black Silicon für Solarzellen.</a> In: World of Photonics. Abgerufen am 19. Februar 2010.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Schwarz+und+effizient+%E2%80%93+Black+Silicon+f%C3%BCr+Solarzellen&rft.description=Schwarz+und+effizient+%E2%80%93+Black+Silicon+f%C3%BCr+Solarzellen&rft.identifier=http%3A%2F%2Fwww.world-of-photonics.net%2Flink%2Fde%2F21504290&rft.creator=Christel+Budzinski">

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<li id="cite_note-57"><a href="#cite_ref-57">↑</a> Christoph Seidler: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,677942,00.html">Photovoltaik, Winzige Siliciumdrähte fangen Sonnenlicht ein.</a> Spiegel Online, 15. Februar 2010, abgerufen: 19. Februar 2010.

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<li id="cite_note-59"><a href="#cite_ref-59">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.sueddeutsche.de/wissen/perowskit-kristalle-die-solar-alternative-1.2086900">Günstige Solar-Alternative.</a> In: <a href="S%C3%BCddeutsche_Zeitung" title="Süddeutsche Zeitung">Süddeutsche Zeitung</a>, 14. August 2014. Abgerufen am 14. August 2014.

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<li id="cite_note-Solarzellen_aus_Perowskit-61">↑ <a href="#cite_ref-Solarzellen_aus_Perowskit_61-0">a</a> <a href="#cite_ref-Solarzellen_aus_Perowskit_61-1">b</a> Boris Hänßler: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.spektrum.de/alias/fotovoltaik/solarzellen-aus-perowskit/1218435">Solarzellen aus Perowskit</a> Bei: spektrum.de vom 19. Dezember 2013.

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<li id="cite_note-63"><a href="#cite_ref-63">↑</a> Pablo P. Boix et al.: <cite style="font-style:italic">Perovskite Solar Cells: Beyond Methylammonium Lead Iodide</cite>. In: <cite style="font-style:italic">The Journal of Physical Chemistry Letters</cite>. Band 6, 2015, S. 898–907, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1021/jz502547f">10.1021/jz502547f</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.atitle=Perovskite+Solar+Cells%3A+Beyond+Methylammonium+Lead+Iodide&rft.au=Pablo+P.+Boix+et+al.&rft.btitle=The+Journal+of+Physical+Chemistry+Letters&rft.date=2015&rft.doi=10.1021%2Fjz502547f&rft.genre=book&rft.pages=898-907&rft.volume=6" style="display:none">

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<li id="cite_note-64"><a href="#cite_ref-64">↑</a> Nakita K. Noel et al.: <cite style="font-style:italic">Lead-free organic–inorganic tin halide perovskites for photovoltaic applications</cite>. In: <cite style="font-style:italic"><a href="Energy_and_Environmental_Science" title="Energy and Environmental Science">Energy and Environmental Science</a></cite>. Band 7, 2014, S. 3061–3068, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1039/c4ee01076k">10.1039/c4ee01076k</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.atitle=Lead-free+organic-inorganic+tin+halide+perovskites+for+photovoltaic+applications&rft.au=Nakita+K.+Noel+et+al.&rft.btitle=Energy+and+Environmental+Science&rft.date=2014&rft.doi=10.1039%2Fc4ee01076k&rft.genre=book&rft.pages=3061-3068&rft.volume=7" style="display:none">

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<li id="cite_note-69"><a href="#cite_ref-69">↑</a> <a href="Bernward_Janzing" title="Bernward Janzing">Bernward Janzing</a>: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://taz.de/Sonnige-Aussichten/!5855575/">Sonnige Aussichten.</a> Jahrzehntelang sind Solarzellen aus Silizium optimiert worden, mehr geht nicht. Bald könnten Photovoltaik-Anlagen trotzdem effizienter werden – dank eines einfachen Tricks. In: www.taz.de. <a href="Die_Tageszeitung" title="Die Tageszeitung">Die Tageszeitung</a>, 28. Mai 2022, abgerufen am 30. Mai 2022.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Sonnige+Aussichten&rft.description=Sonnige+Aussichten&rft.identifier=https%3A%2F%2Ftaz.de%2FSonnige-Aussichten%2F%215855575%2F&rft.creator=%5B%5BBernward+Janzing%5D%5D&rft.publisher=%5B%5BDie+Tageszeitung%5D%5D&rft.date=2022-05-28">

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<li id="cite_note-70"><a href="#cite_ref-70">↑</a> Michael O. R. Kröher: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.manager-magazin.de/unternehmen/energie/michael-saliba-von-der-universitaet-stuttgart-steigert-den-wirkungsgrad-von-solarzellen-a-a14ef18b-0002-0001-0000-000180094378">Weltweit gefeierter Starforscher: Michael Saliba von der Universität Stuttgart steigert den Wirkungsgrad von Solarzellen, manager magazinmanager magazin.</a> 6. Dezember 2021, abgerufen am 1. November 2023.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Weltweit+gefeierter+Starforscher%3A+Michael+Saliba+von+der+Universit%C3%A4t+Stuttgart+steigert+den+Wirkungsgrad+von+Solarzellen%2C+manager+magazinmanager+magazin&rft.description=Weltweit+gefeierter+Starforscher%3A+Michael+Saliba+von+der+Universit%C3%A4t+Stuttgart+steigert+den+Wirkungsgrad+von+Solarzellen%2C+manager+magazinmanager+magazin&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.manager-magazin.de%2Funternehmen%2Fenergie%2Fmichael-saliba-von-der-universitaet-stuttgart-steigert-den-wirkungsgrad-von-solarzellen-a-a14ef18b-0002-0001-0000-000180094378&rft.creator=Michael+O.+R.+Kr%C3%B6her&rft.date=2021-12-06&rft.language=de">

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<li id="cite_note-71"><a href="#cite_ref-71">↑</a> Bahram Abdollahi Nejand, David B. Ritzer, Hang Hu, Fabian Schackmar, Somayeh Moghadamzadeh, Thomas Feeney, Roja Singh, Felix Laufer, Raphael Schmager, Raheleh Azmi, Milian Kaiser, Tobias Abzieher, Saba Gharibzadeh, Erik Ahlswede, Uli Lemmer, Bryce S. Richards, Ulrich W. Paetzold: <cite style="font-style:italic">Scalable two-terminal all-perovskite tandem solar modules with a 19.1% efficiency</cite>. In: <cite style="font-style:italic"><a href="Nature" title="Nature">Nature</a> Energy</cite>. Band 7, Nr. 7, Juli 2022, S. 620–630, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1038/s41560-022-01059-w">10.1038/s41560-022-01059-w</a> (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.nature.com/articles/s41560-022-01059-w">nature.com</a>).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.atitle=Scalable+two-terminal+all-perovskite+tandem+solar+modules+with+a+19.1%25+efficiency&rft.au=Bahram+Abdollahi+Nejand%2C+David+B.+Ritzer%2C+Hang+Hu%2C+...&rft.date=2022-07&rft.doi=10.1038%2Fs41560-022-01059-w&rft.genre=journal&rft.issue=7&rft.jtitle=Nature+Energy&rft.pages=620-630&rft.volume=7" style="display:none">

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<li id="cite_note-72"><a href="#cite_ref-72">↑</a> A. V. Shah, H. Schade, M. Vanecek, J. Meier, E. Vallat-Sauvain, N. Wyrsch, U. Kroll, C. Droz, J. Bailat: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Thin-film silicon solar cell technology</cite>. In: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Progress in Photovoltaics: Research and Applications</cite>. Band 12, Nr. 23, März 2004, <a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%221062-7995%22&key=cql">1062-7995</a>, S. 113–142, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/pip.533">10.1002/pip.533</a> (englisch, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.533">wiley.com</a> [abgerufen am 11. Juli 2023]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.atitle=Thin-film+silicon+solar+cell+technology&rft.au=A.+V.+Shah%2C+H.+Schade%2C+M.+Vanecek%2C+...&rft.date=2004-03&rft.doi=10.1002%2Fpip.533&rft.genre=journal&rft.issn=1062-7995&rft.issue=23&rft.jtitle=Progress+in+Photovoltaics%3A+Research+and+Applications&rft.pages=113-142&rft.volume=12" style="display:none">

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<li id="cite_note-73"><a href="#cite_ref-73">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.bine.info/publikationen/themeninfos/publikation/photovoltaik-innovationen/duennschicht-solarzellen/">Dünnschicht-Solarzellen.</a> Abgerufen am 25. Oktober 2016.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=D%C3%BCnnschicht-Solarzellen&rft.description=D%C3%BCnnschicht-Solarzellen&rft.identifier=http%3A%2F%2Fwww.bine.info%2Fpublikationen%2Fthemeninfos%2Fpublikation%2Fphotovoltaik-innovationen%2Fduennschicht-solarzellen%2F">

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<li id="cite_note-74"><a href="#cite_ref-74">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20141129061548/http://www.zsw-bw.de/uploads/media/pr12-2014-ZSW-WorldrecordCIGS.pdf">ZSW Brings World Record Back to Stuttgart.</a> (PDF) Archiviert vom <a class="external text" href="https://redirecter.toolforge.org/?url=https%3A%2F%2Fwww.zsw-bw.de%2Fuploads%2Fmedia%2Fpr12-2014-ZSW-WorldrecordCIGS.pdf">Original</a> (nicht mehr online verfügbar) am 29. November 2014; abgerufen am 25. Oktober 2016.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=ZSW+Brings+World+Record+Back+to+Stuttgart&rft.description=ZSW+Brings+World+Record+Back+to+Stuttgart&rft.identifier=https%3A%2F%2Fweb.archive.org%2Fweb%2F20141129061548%2Fhttp%3A%2F%2Fwww.zsw-bw.de%2Fuploads%2Fmedia%2Fpr12-2014-ZSW-WorldrecordCIGS.pdf&rft.source=https://www.zsw-bw.de/uploads/media/pr12-2014-ZSW-WorldrecordCIGS.pdf">

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<li id="cite_note-75"><a href="#cite_ref-75">↑</a> M. Powalla, B. Dimmler, R. Schäffler, G. Voorwinden, U. Stein, H.-D. Mohring, F. Kessler, D. Hariskos: CIGS solar modules – progress in pilot production, new developments and applications. In: 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference. Paris 2004 (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20061009091106/http://www.nrel.gov/ncpv/thin_film/docs/powalla_paris_neu2004.pdf">PDF</a> (<a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a> vom 9. Oktober 2006 im <a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a>)).

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<li id="cite_note-76"><a href="#cite_ref-76">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.pv-tech.org/news/first_solar_hits_21.0_thin_film_pv_record">First Solar hits 21.0% thin-film PV record</a>

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<li id="cite_note-Fthenakis_2008-77">↑ <a href="#cite_ref-Fthenakis_2008_77-0">a</a> <a href="#cite_ref-Fthenakis_2008_77-1">b</a> Vasilis M. Fthenakis, Hyung Chul Kim, Erik Alsema: Emissions from Photovoltaic Life Cycles. In: Environmental Science & Technology. 42, Nr. 6, 2008, S. 2168–2174 (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.researchgate.net/publication/27715092_Emissions_from_photovoltaic_life_cycles">PDF</a>, <a href="https://doi.org/10.1021/es071763q" class="extiw external" title="doi:10.1021/es071763q">doi:10.1021/es071763q</a>).

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<li id="cite_note-78"><a href="#cite_ref-78">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://archive.md/20120731022809/http://ir.suntech-power.com/phoenix.zhtml?c=192654&p=irol-newsArticle&ID=1581629&hilight=">Pressemeldung.</a> CSG Solar AG Discontinues Operations, 1. Juli 2011.

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<li id="cite_note-82"><a href="#cite_ref-82">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ise.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/presseinformationen/2022/fraunhofer-ise-entwickelt-effizienteste-solarzelle-der-welt-mit-47-komma-6-prozent-wirkungsgrad.html">Fraunhofer ISE entwickelt effizienteste Solarzelle der Welt mit 47,6 Prozent Wirkungsgrad – Fraunhofer ISE.</a> 30. Mai 2022, abgerufen am 23. Juli 2024.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Fraunhofer+ISE+entwickelt+effizienteste+Solarzelle+der+Welt+mit+47%2C6+Prozent+Wirkungsgrad+%E2%80%93+Fraunhofer+ISE&rft.description=Fraunhofer+ISE+entwickelt+effizienteste+Solarzelle+der+Welt+mit+47%2C6+Prozent+Wirkungsgrad+%E2%80%93+Fraunhofer+ISE&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.ise.fraunhofer.de%2Fde%2Fpresse-und-medien%2Fpresseinformationen%2F2022%2Ffraunhofer-ise-entwickelt-effizienteste-solarzelle-der-welt-mit-47-komma-6-prozent-wirkungsgrad.html&rft.date=2022-05-30&rft.language=de">

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<li id="cite_note-83"><a href="#cite_ref-83">↑</a> Henning Helmers, Oliver Höhn, David Lackner, Patrick Schygulla, Malte Klitzke, Jonas Schön, Carmine Pellegrino, Eduard Oliva, Michael Schachtner, Paul Beutel, Stefan Heckelmann, Felix Predan, Jens Ohlmann, Gerald Siefer, Frank Dimroth: <cite style="font-style:italic">Advancing solar energy conversion efficiency to 47.6% and exploring the spectral versatility of III-V photonic power converters</cite>. SPIE, 2024, ISBN 978-1-5106-7022-8, S. 36, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1117/12.3000352">10.1117/12.3000352</a> (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/12881/3000352/Advancing-solar-energy-conversion-efficiency-to-476-and-exploring-the/10.1117/12.3000352.full">spiedigitallibrary.org</a> [abgerufen am 23. Juli 2024]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.au=Henning+Helmers%2C+Oliver+H%C3%B6hn%2C+David+Lackner%2C+...&rft.btitle=Advancing+solar+energy+conversion+efficiency+to+47.6%25+and+exploring+the+spectral+versatility+of+III-V+photonic+power+converters&rft.date=2024&rft.doi=10.1117%2F12.3000352&rft.genre=book&rft.isbn=9781510670228&rft.pages=36&rft.pub=SPIE" style="display:none">

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<li id="cite_note-84"><a href="#cite_ref-84">↑</a> Satvasheel Powar, Torben Daeneke, Michelle T. Ma, Dongchuan Fu, Noel W. Duffy, Günther Götz, Martin Weidelener, Amaresh Mishra, Peter Bäuerle, Leone Spiccia1, Udo Bach: <cite style="font-style:italic">Highly Efficient p-Type Dye-Sensitized Solar Cells based on Tris(1,2-diaminoethane)Cobalt(II)/(III) Electrolytes</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Angewandte Chemie</cite>. Band 124, Nr. 50, 2012, <a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%221521-3757%22&key=cql">1521-3757</a>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/ange.201206219">10.1002/ange.201206219</a>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.atitle=Highly+Efficient+p-Type+Dye-Sensitized+Solar+Cells+based+on+Tris%281%2C2-diaminoethane%29Cobalt%28II%29%2F%28III%29+Electrolytes&rft.au=Satvasheel+Powar%2C+Torben+Daeneke%2C+Michelle+T.+Ma%2C+...&rft.date=2012&rft.doi=10.1002%2Fange.201206219&rft.genre=journal&rft.issn=1521-3757&rft.issue=50&rft.jtitle=Angewandte+Chemie&rft.volume=124" style="display:none">

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<li id="cite_note-organik-PV-85"><a href="#cite_ref-organik-PV_85-0">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.solarserver.de/solar-magazin/nachrichten/archiv-2013/2013/kw03/neuer-weltrekord-in-der-organischen-photovoltaik-heliatek-erreicht-12-solarzellen-wirkungsgrad.html">Neuer Weltrekord in der Organischen Photovoltaik: Heliatek erreicht 12 % Solarzellen-Wirkungsgrad.</a> SolarServer, 17. Januar 2013, abgerufen am 11. September 2013.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Neuer+Weltrekord+in+der+Organischen+Photovoltaik%3A+Heliatek+erreicht+12+%25+Solarzellen-Wirkungsgrad&rft.description=Neuer+Weltrekord+in+der+Organischen+Photovoltaik%3A+Heliatek+erreicht+12+%25+Solarzellen-Wirkungsgrad&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.solarserver.de%2Fsolar-magazin%2Fnachrichten%2Farchiv-2013%2F2013%2Fkw03%2Fneuer-weltrekord-in-der-organischen-photovoltaik-heliatek-erreicht-12-solarzellen-wirkungsgrad.html&rft.publisher=SolarServer&rft.date=2013-01-17">

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<li id="cite_note-86"><a href="#cite_ref-86">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20091021233624/http://www.konarka.com/pr/09212009-de.php">Konarka verkündet Verfügbarkeit von Solarzellen für portable Ladegeräte auf der European Photovoltaic Solar Energy Conference.</a> Konarka, 20. September 2009, archiviert vom <a class="external text" href="https://redirecter.toolforge.org/?url=http%3A%2F%2Fwww.konarka.com%2Fpr%2F09212009-de.php">Original</a> (nicht mehr online verfügbar) am 21. Oktober 2009; abgerufen am 9. Dezember 2009 (Pressemitteilung).<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Konarka+verk%C3%BCndet+Verf%C3%BCgbarkeit+von+Solarzellen+f%C3%BCr+portable+Ladeger%C3%A4te+auf+der+European+Photovoltaic+Solar+Energy+Conference&rft.description=Konarka+verk%C3%BCndet+Verf%C3%BCgbarkeit+von+Solarzellen+f%C3%BCr+portable+Ladeger%C3%A4te+auf+der+European+Photovoltaic+Solar+Energy+Conference&rft.identifier=https%3A%2F%2Fweb.archive.org%2Fweb%2F20091021233624%2Fhttp%3A%2F%2Fwww.konarka.com%2Fpr%2F09212009-de.php&rft.publisher=Konarka&rft.date=2009-09-20&rft.source=http://www.konarka.com/pr/09212009-de.php">

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<li id="cite_note-87"><a href="#cite_ref-87">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20091210211542/http://ehf.uni-oldenburg.de/pv/26319.html">Hybridsolarzellen auf der Basis von anorganischen Halbleiter-Nanopartikeln und leitfähigen Polymeren</a> (<a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a> vom 10. Dezember 2009 im <a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a>). Carl von Ossietzky Universität Oldenburg. Institut für Physik.

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<li id="cite_note-88"><a href="#cite_ref-88">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://newscenter.lbl.gov/2015/09/01/made-from-solar-concentrate/">Made from Solar Concentrate.</a> Abgerufen am 25. Oktober 2016 (englisch).<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Made+from+Solar+Concentrate&rft.description=Made+from+Solar+Concentrate&rft.identifier=https%3A%2F%2Fnewscenter.lbl.gov%2F2015%2F09%2F01%2Fmade-from-solar-concentrate%2F&rft.language=en">

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<li id="cite_note-89"><a href="#cite_ref-89">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.dgs.de/fileadmin/sonnenenergie/SE-1987-5/08-FLUKO-Solaruhr.PDF">FLUKO*-Solar-Uhr.</a> (PDF) Abgerufen am 25. Oktober 2016.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=FLUKO%2A-Solar-Uhr&rft.description=FLUKO%2A-Solar-Uhr&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.dgs.de%2Ffileadmin%2Fsonnenenergie%2FSE-1987-5%2F08-FLUKO-Solaruhr.PDF">

</li>

<li id="cite_note-90"><a href="#cite_ref-90">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ise.fraunhofer.de/de/geschaeftsfelder/photovoltaik/iii-v-und-konzentrator-photovoltaik/thermo-photovoltaik.html">Thermo-Photovoltaik.</a> In: Fraunhofer ISE. Abgerufen am 16. Mai 2022.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Thermo-Photovoltaik&rft.description=Thermo-Photovoltaik&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.ise.fraunhofer.de%2Fde%2Fgeschaeftsfelder%2Fphotovoltaik%2Fiii-v-und-konzentrator-photovoltaik%2Fthermo-photovoltaik.html">

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<li id="cite_note-91"><a href="#cite_ref-91">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="http://deadurl.invalid/http://www.ciphotonics.com/Press_Releases/TPV_Groundbreaking_thermo_photovoltaic.pdf">@1</a><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.ciphotonics.com/Press_Releases/TPV_Groundbreaking_thermo_photovoltaic.pdf">@2</a>Vorlage:Toter Link/www.ciphotonics.com<a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.ciphotonics.com/Press_Releases/TPV_Groundbreaking_thermo_photovoltaic.pdf">PDF-Datei zu Zellen für Thermische Photovoltaik</a> (Seite nicht mehr abrufbar, festgestellt im Juni 2021. <a rel="nofollow" class="external text" href="http://timetravel.mementoweb.org/list/2010/http://www.ciphotonics.com/Press_Releases/TPV_Groundbreaking_thermo_photovoltaic.pdf">Suche in Webarchiven</a>) (englisch)

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<li id="cite_note-92"><a href="#cite_ref-92">↑</a> Alina LaPotin, Kevin L. Schulte, Myles A. Steiner, Kyle Buznitsky, Colin C. Kelsall: <cite style="font-style:italic">Thermophotovoltaic efficiency of 40 %</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Nature</cite>. Band 604, Nr. 7905, 14. April 2022, <a href="Internationale_Standardnummer_f%C3%BCr_fortlaufende_Sammelwerke" title="Internationale Standardnummer für fortlaufende Sammelwerke">ISSN</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://zdb-katalog.de/list.xhtml?t=iss%3D%220028-0836%22&key=cql">0028-0836</a>, S. 287–291, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1038/s41586-022-04473-y">10.1038/s41586-022-04473-y</a>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/35418635?dopt=Abstract">PMID 35418635</a>, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9007744/">PMC 9007744</a> (freier Volltext) – (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.nature.com/articles/s41586-022-04473-y">nature.com</a> [abgerufen am 16. Mai 2022]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.atitle=Thermophotovoltaic+efficiency+of+40+%25&rft.au=Alina+LaPotin%2C+Kevin+L.+Schulte%2C+Myles+A.+Steiner%2C+...&rft.date=2022-04-14&rft.doi=10.1038%2Fs41586-022-04473-y&rft.genre=journal&rft.issn=0028-0836&rft.issue=7905&rft.jtitle=Nature&rft.pages=287-291&rft.pmc=9007744&rft.pmid=35418635&rft.volume=604" style="display:none">

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<li id="cite_note-93"><a href="#cite_ref-93">↑</a> Ben Schwan: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.heise.de/hintergrund/Statt-Dampfturbine-Waermekraftmaschine-ohne-bewegliche-Teile-7078006.html">Statt Dampfturbine: Wärmekraftmaschine ohne bewegliche Teile.</a> In: heise online. MIT Technology Review, 16. Mai 2022, abgerufen am 16. Mai 2022.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Statt+Dampfturbine%3A+W%C3%A4rmekraftmaschine+ohne+bewegliche+Teile&rft.description=Statt+Dampfturbine%3A+W%C3%A4rmekraftmaschine+ohne+bewegliche+Teile&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.heise.de%2Fhintergrund%2FStatt-Dampfturbine-Waermekraftmaschine-ohne-bewegliche-Teile-7078006.html&rft.creator=Ben+Schwan&rft.publisher=MIT+Technology+Review&rft.date=2022-05-16">

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<li id="cite_note-94"><a href="#cite_ref-94">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20081001015918/http://www.esa.int/techresources/ESTEC-Article-art_print_friendly_1115706332477.html">In: esa.int Technical and Quality Management – Home – European solar cell efficiency reaches new high</a> (<a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a> vom 1. Oktober 2008 im <a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a>)

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<li id="cite_note-95"><a href="#cite_ref-95">↑</a> Volker Quaschning: Erneuerbare Energien und Klimaschutz. 4. Auflage, München 2018, S. 134.

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<li id="cite_note-96"><a href="#cite_ref-96">↑</a> Jenny Nelson: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">The physics of solar cells</cite>. Imperial College Press, 2003, ISBN 1-86094-349-7, S. 291 (englisch, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://books.google.de/books?id=s5NN34HLWO8C&pg=PA291#v=onepage">eingeschränkte Vorschau</a> in der Google-Buchsuche).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.au=Jenny+Nelson&rft.btitle=The+physics+of+solar+cells&rft.date=2003&rft.genre=book&rft.isbn=1860943497&rft.pages=291&rft.pub=Imperial+College+Press" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-Quaschning_2002-97"><a href="#cite_ref-Quaschning_2002_97-0">↑</a> Volker Quaschning: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.volker-quaschning.de/datserv/kev/">Energieaufwand zur Herstellung regenerativer Anlagen.</a> 2002, abgerufen am 10. August 2009.

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<li id="cite_note-98"><a href="#cite_ref-98">↑</a> Jinqing Peng, Lin Lu, Hongxing Yang, Review on lifecycle assessment of energy payback and greenhouse gas emission of solar photovoltaic systems in: <a href="Renewable_and_Sustainable_Energy_Reviews" title="Renewable and Sustainable Energy Reviews">Renewable and Sustainable Energy Reviews</a> 19, (2013) 255–274, insb. S. 256 u. 269. <a href="https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.11.035" class="extiw external" title="doi:10.1016/j.rser.2012.11.035">doi:10.1016/j.rser.2012.11.035</a>.

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<li id="cite_note-:1-99">↑ <a href="#cite_ref-:1_99-0">a</a> <a href="#cite_ref-:1_99-1">b</a> Günther La Roche: <cite style="font-style:italic">Solargeneratoren für die Raumfahrt: Grundlagen der photovoltaischen Solargeneratortechnik für Raumfahrtanwendungen</cite>. Hrsg.: Otto Mildenberger. 1. Auflage. Vieweg, Braunschweig 1997, ISBN 3-528-06945-7, S. 253.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.au=G%C3%BCnther+La+Roche&rft.btitle=Solargeneratoren+f%C3%BCr+die+Raumfahrt%3A+Grundlagen+der+photovoltaischen+Solargeneratortechnik+f%C3%BCr+Raumfahrtanwendungen&rft.date=1997&rft.edition=1.&rft.genre=book&rft.isbn=3528069457&rft.pages=253&rft.place=Braunschweig&rft.pub=Vieweg" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-100"><a href="#cite_ref-100">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.solarwatt.de/-/media/website-de/pm/datenblaetter/module/data-sheet-60m-style-de.pdf?dl=1">Datenblatt Solarwatt Vision 60M style.</a> (PDF) 11. April 2019, abgerufen am 13. Mai 2019.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Datenblatt+Solarwatt+Vision+60M+style&rft.description=Datenblatt+Solarwatt+Vision+60M+style&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.solarwatt.de%2F-%2Fmedia%2Fwebsite-de%2Fpm%2Fdatenblaetter%2Fmodule%2Fdata-sheet-60m-style-de.pdf%3Fdl%3D1&rft.date=2019-04-11&rft.language=de">

</li>

<li id="cite_note-101"><a href="#cite_ref-101">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20140106151335/http://www.astrium.eads.net/de/articles/so-wird-sonnenenergie-von-satelliten-in-elektrischen-strom-umgewandelt.html">So wird Sonnenenergie von Satelliten in elektrischen Strom umgewandelt.</a> Archiviert vom <a class="external text" href="https://redirecter.toolforge.org/?url=http%3A%2F%2Fwww.astrium.eads.net%2Fde%2Farticles%2Fso-wird-sonnenenergie-von-satelliten-in-elektrischen-strom-umgewandelt.html">Original</a> (nicht mehr online verfügbar) am 6. Januar 2014; abgerufen am 25. Oktober 2016.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=So+wird+Sonnenenergie+von+Satelliten+in+elektrischen+Strom+umgewandelt&rft.description=So+wird+Sonnenenergie+von+Satelliten+in+elektrischen+Strom+umgewandelt&rft.identifier=https%3A%2F%2Fweb.archive.org%2Fweb%2F20140106151335%2Fhttp%3A%2F%2Fwww.astrium.eads.net%2Fde%2Farticles%2Fso-wird-sonnenenergie-von-satelliten-in-elektrischen-strom-umgewandelt.html&rft.source=http://www.astrium.eads.net/de/articles/so-wird-sonnenenergie-von-satelliten-in-elektrischen-strom-umgewandelt.html">

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<li id="cite_note-102"><a href="#cite_ref-102">↑</a> V. M. Fthenakis, S. C. Morris, P. D. Moskowitz, D. L. Morgan: Toxicity of cadmium telluride, copper indium diselenide, and copper gallium diselenide. In: <a href="Progress_in_Photovoltaics" title="Progress in Photovoltaics">Progress in Photovoltaics</a> 7, Nr. 6, 1999, S. 489–497.

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<li id="cite_note-103"><a href="#cite_ref-103">↑</a> Stephan Kube, Susanne Müller: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.pv-magazine.de/2020/01/16/schaedliches-blei-in-der-photovoltaik-gibt-es-nachhaltige-alternativen/">Schädliches Blei in der Photovoltaik – Gibt es nachhaltige Alternativen?</a> In: pv-magazine.de. 17. Januar 2020, abgerufen am 15. Februar 2025.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Sch%C3%A4dliches+Blei+in+der+Photovoltaik+%E2%80%93+Gibt+es+nachhaltige+Alternativen%3F&rft.description=Sch%C3%A4dliches+Blei+in+der+Photovoltaik+%E2%80%93+Gibt+es+nachhaltige+Alternativen%3F&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.pv-magazine.de%2F2020%2F01%2F16%2Fschaedliches-blei-in-der-photovoltaik-gibt-es-nachhaltige-alternativen%2F&rft.creator=Stephan+Kube%2C+Susanne+M%C3%BCller&rft.date=2020-01-17">

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<li id="cite_note-104"><a href="#cite_ref-104">↑</a> <a rel="nofollow" class="external text" href="https://eur-lex.europa.eu/eli/dir/2011/65/oj">Richtlinie 2011/65/EU des Europäischen Parlaments und des Rates vom 8. Juni 2011 zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten.</a> In: Amtsblatt der Europäischen Union. 1. Juli 2011, abgerufen am 27. März 2022.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Richtlinie+2011%2F65%2FEU+des+Europ%C3%A4ischen+Parlaments+und+des+Rates+vom+8.+Juni+2011+zur+Beschr%C3%A4nkung+der+Verwendung+bestimmter+gef%C3%A4hrlicher+Stoffe+in+Elektro-+und+Elektronikger%C3%A4ten&rft.description=Richtlinie+2011%2F65%2FEU+des+Europ%C3%A4ischen+Parlaments+und+des+Rates+vom+8.+Juni+2011+zur+Beschr%C3%A4nkung+der+Verwendung+bestimmter+gef%C3%A4hrlicher+Stoffe+in+Elektro-+und+Elektronikger%C3%A4ten&rft.identifier=https%3A%2F%2Feur-lex.europa.eu%2Feli%2Fdir%2F2011%2F65%2Foj&rft.date=2011-07-01">

</li>

<li id="cite_note-105"><a href="#cite_ref-105">↑</a> <cite style="font-style:italic">Richtlinie 2012/19/EU des Europäischen Parlaments und des Rates vom 4. Juli 2012 über Elektro- und Elektronik-Altgeräte Text von Bedeutung für den EWR</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Amtsblatt der Europäischen Union</cite>. OJ L, 32012L0019, 24. Juli 2012 (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://data.europa.eu/eli/dir/2012/19/oj/deu">europa.eu</a> [abgerufen am 27. März 2022]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Solarzelle&rft.atitle=Richtlinie+2012%2F19%2FEU+des+Europ%C3%A4ischen+Parlaments+und+des+Rates+vom+4.+Juli+2012+%C3%BCber+Elektro-+und+Elektronik-Altger%C3%A4te+Text+von+Bedeutung+f%C3%BCr+den+EWR&rft.date=2012-07-24&rft.genre=journal&rft.issue=32012L0019&rft.jtitle=Amtsblatt+der+Europ%C3%A4ischen+Union&rft.volume=OJ+L" style="display:none">

</li>

<li id="cite_note-106"><a href="#cite_ref-106">↑</a> Véronique Monier, Mathieu Hestin: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://ec.europa.eu/environment/pdf/waste/weee/Study%20on%20PVs%20Bio%20final.pdf">Study on photovoltaic panels supplementing the impact assessment for a recast of the WEEE Directive.</a> (PDF) In: European Commission. 14. April 2011, abgerufen am 27. März 2022 (englisch).<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Study+on+photovoltaic+panels+supplementing+the+impact+assessment+for+a+recast+of+the+WEEE+Directive&rft.description=Study+on+photovoltaic+panels+supplementing+the+impact+assessment+for+a+recast+of+the+WEEE+Directive&rft.identifier=https%3A%2F%2Fec.europa.eu%2Fenvironment%2Fpdf%2Fwaste%2Fweee%2FStudy%2520on%2520PVs%2520Bio%2520final.pdf&rft.creator=V%C3%A9ronique+Monier%2C+Mathieu+Hestin&rft.date=2011-04-14&rft.language=en">

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<li id="cite_note-107"><a href="#cite_ref-107">↑</a> <a href="Joachim_Wille" title="Joachim Wille">Joachim Wille</a>: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.fr.de/wissen/recycling-ist-moeglich-91345755.html">Recycling ist möglich.</a> In: Frankfurter Rundschau. 13. Februar 2022, abgerufen am 25. März 2022.<span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ASolarzelle&rft.title=Recycling+ist+m%C3%B6glich&rft.description=Recycling+ist+m%C3%B6glich&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.fr.de%2Fwissen%2Frecycling-ist-moeglich-91345755.html&rft.creator=%5B%5BJoachim+Wille%5D%5D&rft.date=2022-02-13">

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Normdaten (Sachbegriff): <a href="Gemeinsame_Normdatei" title="Gemeinsame Normdatei">GND</a>: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://d-nb.info/gnd/4181740-0">4181740-0</a> </div>

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Dieser Artikel wurde von <a class="external text" title="Zuletzt bearbeitet am 2025-12-02" href="https://de.wikipedia.org/wiki/?title=Solarzelle&oldid=262074745">Wikipedia</a> herausgegeben. Der Text ist unter <a class="external text" href="https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.de">Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0</a> verfügbar, sofern nicht anders angegeben. Für die Mediendateien können zusätzliche Bedingungen gelten.

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