Definition des Substrats

Das Substrat ist ein grundlegender Begriff in vielen wissenschaftlichen und technischen Bereichen, einschließlich der Photovoltaik. Ursprünglich stammt das Wort aus dem Lateinischen, „sub“ bedeutet „unter“ und „stratus“ bezeichnet etwas „Ausgebreitetes“. Allgemein definiert ist das Substrat das grundlegende Material, auf das andere Materialien in einem Prozess angewendet, aufgetragen oder aufgebaut werden.

Substrat in der Photovoltaik

In der Photovoltaik bezieht sich der Begriff „Substrat“ speziell auf das Material, auf dem die aktive (lichtumwandelnde) Schicht einer Solarzelle aufgebracht wird. Diese aktive Schicht besteht typischerweise aus einem Halbleitermaterial, das in der Lage ist, Licht in Elektrizität umzuwandeln. Entsprechend der verschiedener Solarzellenart, kann das Substrat unterschiedliche Materialien einschließen.

• Kristallines Silizium: Bei der Herstellung kristalliner Silizium-Solarzellen dient eine Siliziumscheibe (Wafer) als Substrat.
• Dünnschicht-Solarzellen: Bei Dünnschicht-Technologien – wie CIGS, CdTe oder amorphes Silizium – dient ein dünnwandiger Träger aus Glas, Metall oder Kunststoff als Substrat.
• Organische Solarzellen: Bei organischen Solarzellen und anderen neuartigen Technologien können flexible Materialien wie Kunststoffe und Folien als Substrat verwendet werden.

Die Rolle des Substrats

Das Substrat spielt in der Photovoltaik eine entscheidende Rolle, da es der Träger des aktiven Materials ist und seine physikalischen und chemischen Eigenschaften erheblich beeinflussen können, wie z.B die Effizienz und die Lebensdauer einer Solarzelle.

Ein ideal gewähltes Substrat ermöglicht einerseits eine optimale Absorption des Sonnenlichts und andererseits eine effiziente Übertragung der erzeugten elektrischen Ladung. Somit hat die Auswahl und Vorbereitung des Substrats direkten Einfluss auf die Gesamtleistung und Kosteneffizienz einer Photovoltaik-Zelle.

Fazit

In der Photovoltaik wird der Begriff „Substrat“ häufig in Zusammenhang mit der Produktion und Charakterisierung von Solarzellen und Solarmodulen verwendet. Als Träger für die aktive, lichtumwandelnde Schicht von Solarzellen hat das gewählte Substrat erheblichen Einfluss auf die Leistung und Effizienz der Zellen sowie die Gesamtproduktionskosten.

Verwandte Begriffe

• Wafer: Der Begriff Wafer bezeichnet in der Halbleitertechnologie dünne Scheiben aus kristallinem Silizium, die als Substrate für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen oder Solarzellen dienen.
• Halbleiter: Halbleiter sind Materialien, die einen mittleren Stromfluss ermöglichen und in Solarzellen zum Einsatz kommen, um lichtinduzierte Elektronenbewegungen zur Stromerzeugung zu nutzen.
• Dünnschicht-Technologie: Dies bezieht sich auf Photovoltaik-Zellen, bei denen die aktive Schicht im Vergleich zu Silizium-Wafer-Zellen sehr dünn ist. Diese Technologie ermöglicht flexible und leichte Solarzellen.