Galliumarsenid (kurz: GaAs) wird als Halbleitermaterial an Stelle von Silizium bei der Herstellung von Solarzellen verwendet. Die Solarzellen können als Dünnschicht-Solarzellen ausgeführt werden und dabei wird Galliumarsenid in hochspezialisierten Solarzellen zum Beispiel bei der Energieversorgung von Satelliten genutzt. GaAs ist dabei leistungs- und leitungsfähiger als Silizium.

Galliumarsenid wird vornehmlich in Halbleiter-Platten verbaut

Der besondere Halbleiter

Galliumarsenid ist ein Verbundwerkstoff, welcher aus dem silbrig weißen Metall Gallium und dem grau schwarzen Halbmetall Arsen besteht. Durch das Kombinieren der beiden Materialien entstehen elektrische Eigenschaften, sodass die Kombination als Halbleiter verwendet werden kann. Dabei variiert die elektrische Leitfähigkeit mit der Sonneneinstrahlung und der Temperatur. Dadurch wird dieser Halbleiter ein idealer Partner bei der Dünnschicht-Technologie. GaAs zählt dabei zur Gruppe der direkten Halbleiter und ist dadurch für die Photovoltaik besonders interessant. Das Sonnenlicht kann so viel effizienter in Energie umgewandelt werden.

Galliumarsenid – die Eigenschaften und dessen Einsatzgebiete

Die ausgezeichnete Absorptionsfähigkeit ist nicht die einzige Qualität von GaAs, als direkter Halbleiter besitzt es folgende Eigenschaften:

  • der effiziente Umgang mit Schwachlicht
  • eine besonders hohe Temperaturbeständigkeit
  • unempfindlich gegenüber der UV-Strahlung

Dennoch konnte sich GaAs bisher nicht als Solarzellen-Material durchsetzen, da Gallium sehr selten ist und der weltweite Bedarf die Produktionsmenge deutlich übersteigt. Deshalb bleiben Solarzellen aus Galliumarsenid dem Einsatz in Spezialgebieten vorbehalten, dazu gehört beispielsweise die Energieversorgung von Satelliten. In diesem Bereich ist GaAs wegen seiner Resistenz gegenüber von kosmischen Strahlungen besonders gut geeignet.

Weiterhin kommt GaAs in Solar-Rennautos und Solar-Flugzeugen zum Einsatz. Da konzentrierte Sonnenenergie äußerst hohe Temperaturen verursacht, ist GaAs wegen seiner geringen Empfindlichkeit gegenüber hohen Temperaturen ein bevorzugtes Material. Durch die kleinen Flächen der Zellen spielt der hohe Preis kaum eine Rolle.

Die Anwendung von GaAs

In der Halbleiterindustrie sowie der Grundlagenforschung wird GaAs vor allem zur Herstellung von Halbleiter Heterostrukturen verwendet. Die Bauteile aus GaAs beinhalten eine zehnmal so hohe Transitfrequenz wie vergleichbaren Pendants aus Silizium auf. Galliumarsenid wird als Basismaterial für High Electron Mobility Transistoren verwendet, welches in der Hochfrequenztechnik eingesetzt wird. GaAs wird zudem genutzt, um mit Hilfe von Lasern umfangreiche Informationen durch ein Glasfasernetz zu senden und ferner um Satelliten mit Energie aus den hochspezialisierten Solarzellen zu versorgen.

Fazit

Bei der Herstellung von GaAs muss sehr sorgfältig vorgegangen werden und Galliumarsenid schafft bei der Entsorgung zusätzliche Probleme. Silizium hingegen ist völlig ungiftig, bei GaAs hingegen kommt giftiges Arsen zum Einsatz – hier muss sehr sorgfältig vorgegangen werden. In der täglichen Anwendung kommt eher Silizium als Massen-Halbleiter zur Anwendung.