Die meisten Solarzellen bestehen aus Silizium. Dieses Element ist das zweithäufigste der Erde, liegt aber stets in chemisch gebundener Form vor und muss deshalb in Reinsilizium umgewandelt werden. Hauptabnehmer ist die Stahlindustrie. Ein Teil wird für die Mikroelektronik verwendet, und was hier übrig bleibt, wird zu Solarzellen verarbeitet. Die Anforderungen an die Reinheit des halbleitenden Materials sind in der Photovoltaik nicht so streng wie in der Mikroelektronik. Derzeit strebt man eine unabhängige Siliziumproduktion für die Solarindustrie an, sonst könnte es langfristig zu Lieferengpässen kommen. „Die Verfahren sind in der Schublade, aber Investitionen sind nötig”, erklärt Dr. Gerhard Willeke vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg.
Doch die Zukunft gehört den kristallinen Solarzellen. Den besten Wirkungsgrad mit ungefähr 15 Prozent haben monokristalline Solarzellen. Hierbei wächst eine kristalline Siliziumsäule aus einem so genannten Impfkristall. Diese wird anschließend in 0,3 Millimeter dicke Scheiben zersägt, den Waver. Polykristalline Solarzellen bestehen aus Silizium, das in Blöcke gegossen wurde. Der Wirkungsgrad liegt nur bei 14 Prozent, das Verfahren zur Herstellung ist kostengünstiger als bei monokristallinen Zellen. Im Jahr 2000 stammten in Deutschland 157 Megawatt Solarstrom aus polykristallinen Solarzellen, 102 Megawatt aus monokristallinen. Die polykristalline Technologie ist weiter auf der Überholspur.
Vielversprechende Meldungen über einen angeblichen Durchbruch bei der Silizium-Dünnschichttechnologie sind nach Meinung von Willeke nicht haltbar. Bei diesem Verfahren wird eine Siliziumschicht von nur einem halben Mikrometer Stärke auf einen Träger aufgedampft. Zum Vergleich: Ein kristalliner Waver hat eine Stärke von 300 Mikrometern. Der Wirkungsgrad liegt mit nur 4 bis 7 Prozent aber weit unter dem der kristallinen Solarzellen. Das Aufdampfen ist zudem technisch sehr aufwendig. „Die Silizium-Dünnschichttechnologie ist interessant, wenn der Wirkungsgrad keine Rolle spielt, also die Fläche sehr groß und billig ist”, meint Willeke. Schon Ende der achtziger Jahre haben sich daher Forscher auf die Suche nach neuen Materialien gemacht. Dabei entdeckten sie eine Legierung aus Kupfer, Iridium und Selen, abgekürzt CIS. Mit CIS-Dünnschicht-Solarzellen ließen sich in Versuchen Wirkungsgrade von 19 Prozent erzielen. Mit einem Durchbruch dieser neuen Technologie in der Photovoltaik-Industrie ist nach Meinung von Experten in den nächsten Jahren wegen des aufwändigen Produktionsverfahrens aber nicht zu rechnen.
