Amorphes Silizium

Amorphes Silicium (a-Si) ist eine nichtkristalline, allotropische Form des reinen Halbleiters Silicium. Die Bezeichnung amorph (= ungeordnet) bezieht sich dabei auf die Fernordnung des a-Si.

Aufbau

In der Nahordnung ist es mit kristallinem Silicium (c-Si) vergleichbar. Die Bindungslängen und -winkel weichen dabei in der Fernordnung immer weiter von der periodischen Struktur des c-Si ab, so dass ab der vierten Bindungslänge keinerlei Korrelation in Abstand und Orientierung der Si-Atome mehr besteht. Dadurch kommt es zu vielen aufgebrochenen Siliciumbindungen, den so genannten dangling bonds. Diese Defekte werden technisch durch Wasserstoffatome gesättigt. Dadurch entsteht hydrogenisiertes amorphes Silicium (a-Si:H). Die Herstellung erfolgt meist mittels Plasma-unterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PECVD) bei Temperaturen unterhalb von 200 °C.

Amorphes Silicium verfügt über ein hohes Absorptionsvermögen und kann daher bei Solarzellen mit besonders geringen Schichtdicken verwendet werden. Die üblichen Schichtdicken sind dabei etwa um einen Faktor 100 kleiner als bei kristallinem Silicium. Dies gleicht den durch die Defekte geringen Wirkungsgrad von etwa 6 bis 8 % aus und macht a-Si wirtschaftlich für Anwendungen in der Solarindustrie interessant.

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