Die Physik der Stromerzeugung mittels Photovoltaik ist hat große Bedeutung für die Erneuerbaren Energien. Wir haben uns daher mit Dr. Ing. Matthias Nell unterhalten, der als Product Manager bei LG Solar tätig ist, denn damit kennt sich der studierte Physiker richtig gut aus. Erklärungsbedürftig ist die von LG Electronics entwickelte LiLY-Technologie in jedem Fall, denn sie vermindert auf der Ebene von Atomen die Degradation der Leistung der Solarmodule.

Die Kosten und die Leistung der Solarenergie müssen weiter verbessert werden, um den Einsatz der Erneuerbaren Energien zu steigern. LG Electronics produziert für sein verbessertes Solarmodul MonoXTM 2 die Solarzellen auf der Basis von p-Typ Silizium-Wafern. Diese werden nun mit der LiLY-Technologie so verbessert, dass der natürliche Prozess einer Leistungsverminderung nach einer gewissen Anzahl von Jahren, die so genannte Degradation, wesentlich verlangsamt wird.

Man muss die Ebene der Atome betrachten, um zu verstehen, was LG Mit Der LiLY-Technologie erreicht hat. In dieser Umgebung haben die Silizium-Atome im Kristallgitter einen Abstand von 543 pm. Das sind 0,000000000543 m. LiLY steht für „LID-improvement for Lifetime Yield“ – auf Deutsch etwa: „Verbesserung der Durch Lichteinfall verursachten Degradation für einen lebenslangen Ertrag“.

Was passiert bei der Degradation?
Die Leistung von Photovoltaikanlagen nimmt im Laufe der Zeit ab. Das kann natürliche Ursachen haben oder durch Qualitätsmängel bei den verwendeten Materialien entstehen. Aber es gibt auch einen physikalischen Effekt, der eine zwar geringe, aber über die lange Laufzeit doch wirksame Abnahme der Leistungsfähigkeit eines Solarmoduls bewirkt. Dieser Effekt wird LID (Light Induced Degradation) genannt. Um die Wirkungsweise dieses Effektes und die daraus folgende Verbesserung von LG Electronics wirklich zu verstehen, muss man sich mit der kristallinen Struktur bzw. Aufbau der Solarzellen auseinandersetzen, aus denen ein Modul besteht.

Wir sprechen Bei Der Stromerzeugung durch Sonnenlicht von dem photovoltaischen Effekt. Durch den Einfall von energietragenden Lichtteilchen (Photonen) entstehen so Ladungsträgerpaare. Die Paare bestehen aus negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Löchern innerhalb der Solarzelle aus Silizium. Eine Diode aus einem Bor (p)-dotiertem und einem Phosphor (n)-dotiertem stellt dann eine Solarzelle dar. Durch die Trennung der unterschiedlich geladenen Paare entsteht eine Spannung, die einen nutzbaren Strom fließen lässt. Diese Vorgänge laufen ab, solange Licht auf die Solarzelle scheint. Allerdings gibt es Vorgänge in dem Bor-dotiertem Bereich des Siliziums die die beschriebene Ladungsträgergeneration behindern. So rekombinieren Ladungsträger (Elektronen) an Bor-Sauerstoff-Paaren und reduzieren so den verwertbaren Strom.

Die Lösung von LG
Um es sofort auf den Punkt zu bringen: LG Electronics ersetzt bei der Anwendung der LiLY-Technologie die Sauerstoffatome in den Bor-Sauerstoff-Paaren durch Wasserstoffatome. Das wird durch einen verbesserten Herstellungsprozesses der Solarzellen erreicht.

Die Konsequenz: Bei dem von LG Electronics eingesetzten p-dotierten Wafer werden Bor-Wasserstoff-Komplexe erzeugt, die keine oder nur sehr wenig Degradation Der Leistung bewirken.

Das Ergebnis bedeutet für den Kunden, dass LG Electronics nun eine Degradation von maximal 0,6% garantiert, statt bisher 0,7% pro Jahr. Dieses 0,1% scheint nicht viel zu sein. Bei einer Laufzeit von 25 Jahren kann man bei einem Jahres Ertrag von 850 kWh/kW (Standort Köln) jedoch auf eine Mehrertrag von +20 kWh/kW (+3,0 %) pro Jahr kommen.

Alle Details zu den LG Solarmodulen hier auf der Website von LG Solar.