Solarmodule werden aus Quarzsand hergestellt – und von dem gibts im wahrsten Sinn des Wortes haufenweise. Bis ein Solarmodul allerdings komplett ist und Strom produzieren kann, sind mehrere Schritte not­wendig. ­Dieser Herstellungsprozess wurde in den letzten Jahren stetig verbessert und effizienter ­gestaltet.

Sand
Ausgangsmaterial für die Herstellung einer Solarzelle ist Quarzsand, aus welchem der Rohstoff Silizium gewonnen wird. Und die weltweiten Reserven an Quarz, welcher typischerweise an seiner hellen Farbe erkannt wird, gelten als praktisch unbegrenzt. Denn die Sanddünen in den Wüsten dieser Erde bestehen zum grössten Teil aus solchem Quarzsand, welcher wiederum hauptsächlich aus Silizium besteht.

Silizium
Um für die Photovoltaik weiterverarbeitet werden zu können, darf das Silizium nur eine geringe Verschmutzung durch Fremdatome aufweisen – genauer gesagt muss es zu 99,99 Prozent rein sein. Das bedeutet, dass in einer Million Siliziumatomen lediglich ein Fremdatom vorkommen darf. Dieser hohe Grad an Reinheit wird mittels eines mehrstufigen Reinigungsverfahrens erreicht und ist wichtig für die weiteren Verfahrensschritte.

Ingot
Das gereinigte Silizium kann nun zu monokristallinen oder polykristallinen Ingots (englisch: Barren) weiterverarbeitet werden. Für polykristalline Ingots wird das gereinigte Silizium eingeschmolzen und in eine Quaderform gegossen. Bei diesem Verfahren erhält das Silizium während des Aushärtens sein typisches, amorphes Kristallgitter. Die Herstellung von monokristallinen Ingots ist hingegen etwas aufwendiger und erfolgt, indem ein sogenannter Impfkristall in die Siliziumschmelze getaucht wird. Langsames und kontrolliertes Heben und Rotieren (sogenanntes Ziehen) lässt so schlussendlich die runden, säulenartigen Ingots entstehen. Diese können einen Durchmesser von 200 bis 300 Millimeter und eine Höhe von bis zu zwei Metern erreichen.

Wafer
Die Ingots werden dann mittels einer Drahtsäge oder mit Wasserstrahlschneiden in etwa 200 Mikrometer dünne Siliziumscheiben geschnitten, die nun zur Weiterverarbeitung zur Solarzelle bereit sind. Diese sogenannten Wafer sind somit reine Siliziumscheiben.

Solarzelle
Eine Solarzelle ist aus zwei Schichten mit unterschiedlicher Ladung aufgebaut. Um diesen Ladungsunterschied zu erzeugen, werden in der oberen und ­unteren Schicht gezielt verschiedenartige Fremdatome eingebracht. Anschliessend wird die Zelle in der Regel mit einer bläulich schimmernden Anti­reflexschicht überzogen. Danach werden auf der Vorder- und der Rückseite die Metallkontakte angebracht.

Solarmodul
Im Vakuum sowie bei grosser Hitze werden die Zellen zwischen einer Folie und dem Glas dauerhaft einlaminiert. Das Auflöten von Kupferbändchen ermöglicht es dann, mehrere Solarzellen in Serie zu schalten. Nach dem Laminieren werden die Kanten gesäumt, die Anschlussdose wird gesetzt und mit den Freilaufdioden bestückt. Für die Stabilität des Moduls sorgt ein Aluminiumrahmen.

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