Globaler Marktanteil in Bezug auf die jährliche Produktion durch PV-Technologie seit 1990
Monokristallines Silizium wird auch für Hochleistungs-Photovoltaik (PV) – Geräte verwendet. Da im Vergleich zu mikroelektronischen Anwendungen weniger strenge Anforderungen an strukturelle Unvollkommenheiten gestellt werden, wird häufig minderwertiges Silizium in Solarqualität (Sog-Si) für Solarzellen verwendet., Trotzdem hat die monokristalline Silizium-Photovoltaik-Industrie stark von der Entwicklung schnellerer Mono-Si-Produktionsmethoden für die Elektronikindustrie profitiert.
Marktanteiledit
Als zweithäufigste Form der PV-Technologie liegt monokristallines Silizium nur hinter seiner Schwester polykristallines Silizium. Aufgrund der deutlich höheren Produktionsrate und stetig sinkenden Kosten für Polysilizium ist der Marktanteil von Mono-Si gesunken: 2013 hatten monokristalline Solarzellen einen Marktanteil von 36%, was sich in der Produktion von 12 niederschlug.,6 GW Photovoltaikkapazität, aber der Marktanteil war bis 2016 unter 25% gesunken. Trotz des gesunkenen Marktanteils betrug die im Jahr 2016 produzierte äquivalente Mono-Si-PV-Kapazität 20,2 GW, was auf einen deutlichen Anstieg der Gesamtproduktion von Photovoltaik-Technologien hindeutet.
EfficiencyEdit
Mit einer aufgezeichneten Single-Junction-Zelle Laboreffizienz von 26,7%, hat monokristallines Silizium die höchste bestätigte Umwandlungseffizienz aus allen kommerziellen PV-Technologien, vor Poly-Si (22,3%) und etablierten Dünnschichttechnologien, wie CIGS-Zellen (21,7%), CdTe-Zellen (21.,0%) und a-Si-Zellen (10.2%). Solarmodulewirkungsgrade für Mono-Si-die immer niedriger sind als die ihrer entsprechenden Zellen-überquerten 2012 schließlich die 20% – Marke und erreichten 2016 24.4%. Der hohe Wirkungsgrad ist weitgehend auf das Fehlen von Rekombinationsstellen im Einkristall und eine bessere Absorption von Photonen aufgrund seiner schwarzen Farbe im Vergleich zum charakteristischen Blauton von Polysilizium zurückzuführen., Da sie teurer sind als ihre polykristallinen Gegenstücke, sind Mono-Si-Zellen nützlich für Anwendungen, bei denen die Hauptüberlegungen Gewichtsbeschränkungen oder verfügbare Fläche sind, wie in Raumfahrzeugen oder Satelliten, die mit Sonnenenergie betrieben werden, wo die Effizienz durch Kombination mit anderen Technologien, wie mehrschichtigen Solarzellen, weiter verbessert werden kann.
Herstellungedit
Neben der niedrigen Produktionsrate gibt es auch Bedenken wegen Materialverschwendung im Herstellungsprozess., Um platzsparende Sonnenkollektoren zu schaffen, müssen die kreisförmigen Wafer (ein Produkt der zylindrischen Barren, die durch den Czochralski-Prozess gebildet werden) in achteckige Zellen geschnitten werden, die eng zusammen gepackt werden können. Das übrig gebliebene Material wird nicht zur Herstellung von PV-Zellen verwendet und entweder verworfen oder recycelt, indem es zur Blockproduktion zum Schmelzen zurückkehrt. Obwohl Mono-Si-Zellen die Mehrheit der Photonen innerhalb von 20 µm der einfallenden Oberfläche absorbieren können, bedeuten Einschränkungen des Blocksägeprozesses, dass die Waferdicke im Allgemeinen etwa 200 µm beträgt., Es wird jedoch erwartet, dass Fortschritte in der Technologie die Waferdicken bis 2026 auf 140 µm reduzieren werden.
Andere Herstellungsverfahren werden erforscht, wie zum Beispiel das direkte epitaxiale Waferwachstum, bei dem gasförmige Schichten auf wiederverwendbaren Siliziumsubstraten wachsen. Neuere Verfahren können das Wachstum von quadratischen Kristallen ermöglichen, die dann zu dünneren Wafern verarbeitet werden können, ohne die Qualität oder Effizienz zu beeinträchtigen, wodurch der Abfall herkömmlicher Blocksäge-und Schneidverfahren beseitigt wird.