Solarzellen

Author: admin  //  Category: Physik

 

Die Solarzelle ist ein elektrisches Bauelement, welches Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandeln

kann. Die Anwendung der Solarzelle nennt man Photovoltaik. Solarzellen sind wie Halbleiter aufgebaut.

 

Aufbau und Schaltzeichen

solarzelle Solarzellen

 

Eine Solarzelle besteht aus einer Trägerschicht von p-leitendem Silicium. Auf diese ist eine sehr

dünne n-leitende Silicium-Schicht aufgedampft. In dem Bereich, in dem sich beide Schichten

berühren, bildet sich eine sehr dünne Grenzschicht aus. Die elektrischen Anschlüsse befinden sich auf

der Unterseite der p-leitenden Schicht und auf der Oberseite der aufgedampften n-Schicht. In der

Grenzschicht vereinigen sich Elektronen aus dem n-leitenden Bereich mit Atomen aus dem p-Bereich.

Dabei bleiben positiv geladene Ionen übrig, die unbeweglich sind. Die Oberseite der Grenzschicht ist

Das von oben auftreffende Licht, durchdringt die äußerst dünne n-Schicht beinahe ungehindert und

wird nachfolgend absorbiert. Das erfolgt beim Auftreffen eines Lichtteilchens auf ein Atom. Dabei

überträgt ein Teilchen seine ganze Energie auf ein Atom. Die Elektronen im elektrischen Feld der

Grenzschicht wandern in die n-Schicht des Halbleiters. Die Elektronen werden durch das elektrische

Feld beschleunigt. Die entstehenden Löcher im elektrischen Feld der Grenzschicht wandern in

Feldlinienrichtung in die p-Schicht. Es entsteht eine p-Schicht mit einem Überschuss an positiven

Ladungsträgern (freigesetzte Löcher, Elektronenmangel) und eine n-Schicht mit einem Überschuss an

negativen Ladungsträgern (freigesetzte Elektronen, Elektronenüberschuss). Durch die

Ladungstrennung entsteht eine Spannungsquelle, die einem angeschlossenen Verbraucher Strom

liefern kann. Die Größe der Spannung steht im Zusammenhang mit der Grenzschichtspannung.

Fotoelemente werden zur Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie verwendet. Für die

Zukunft werden sie immer öfter zur Energieversorgung eingesetzt. In den meisten Fällen werden

Solarzellen aus Silicium hergestellt, da diese äußert langlebig sind und praktisch keine Wartung

erfordern. Aufgrund des geringen Wirkungsgrads und der teuren Herstellung sind sie jedoch für viele

Anwendungsgebiete noch nicht geeignet. Denn je nach Jahreszeit, Sonnenstand und Wetter liegt die

abgegebene Leistung oft unter 100 W pro Quadratmeter.