PolykristallSilizium

Polykristallines Silizium, auch als polykristallines Silizium oder multicrystallines Silizium (mc-Si) bezeichnet, ist eine Form reinen Siliziums, die aus vielen Kristallen besteht, deren Orientierung zufällig verteilt ist. Die Grenzflächen zwischen den Kristallen, die Korngrenzen, beeinflussen mechanische Eigenschaften sowie elektrische Eigenschaften und führen zu charakteristischen Defekten.

Die Struktur besteht aus einer Mischung unterschiedlicher Kristallrichtungen. Korngrenzen wirken als Rekombinationszentren für Ladungsträger, wodurch die Trägerlebensdauer verringert wird und sich die elektronische Leistung im Vergleich zu einkristalligem Silizium unterscheidet. In der Photovoltaik führt dies typischerweise zu geringeren Effizienzen als bei Monokristall-Si, bei deutlich geringeren Herstellkosten.

Herstellung erfolgt überwiegend aus hochreinem Silizium. Durch Schmelzen und Gießen entstehen mehrkristalline Silizium-Ingots, die mehrere Kristalle enthalten. Aus diesen Ingots werden Wafer geschnitten und weiter zu Solarzellen oder Halbleiterbauteilen verarbeitet. Der Prozess ist kostenärmer als die Herstellung einkristalliner Silizium-Wafer, was mc-Si besonders attraktiv für großflächige Photovoltaik macht.

Anwendungen: Hauptanwendungsgebiet ist die Photovoltaik, wo mc-Si-Wafer in Modulen eingesetzt werden und durch die Kostenvorteile eine breite Verbreitung finden. In der Halbleitertechnik dient poly-Si gelegentlich als Gate-Elektrode oder als dopiertes Silizium in bestimmten Bauelementen.

Vorteile und Nachteile: Zu den Vorteilen gehören niedrigere Kosten, gute Verfügbarkeit und robuste Verarbeitung. Nachteile sind geringere maximale Effizienz in PV-Anwendungen und eine größere Variation der Eigenschaften aufgrund der Korngrenzen.