Solarzellen

Solarzellen

Funktionsweise einer Solarzelle

Eine Solarzelle besteht aus verschiedenen Materialien, sogenannten Halbleitern. Das besondere an diesen Stoffen ist die Tatsache, dass diese Halbleiter unter der Zufuhr von Licht oder Wärme leitfähig werden. Das weltweit am meisten eingesetzte Halbleitermaterial ist Silizium. Über 95 Prozent aller produzierten Solarzellen bestehen aus diesem Stoff, der in der Erdkruste häufig vorkommt.

Die Herstellung von Solarzellen geschieht unter der gezielten Dotierung des Silizium,heisst man bringt chemische Elemente in das Silizium ein, die dafür sorgen, dass der Stoff später einen positiven oder negativen Ladungsüberschuss hat. Nun schichtet man diese unterschiedlich geladenen Stoffe übereinander. An der Grenzschicht entsteht nun der sogenannte p-n-Übergang. Dort bildet sich jetzt ein inneres elektrisches Feld. Diese Feld führt unter Lichteinfall nun zu einer Ladungstrennung, die man nun abgreifen kann. Bei Silizium beträgt diese Spannung etwa 0,5 V.

Handelsübliche Siliziumzellen sind 10 x 10 cm oder 15 x 15 cm groß und enthalten in der Regel noch eine durchsichtige Antireflexsionsschicht.

Solarzellen werden in drei verschiedenen Zelltypen unterteilt. Es gibt monokristalline, polykristalline und amorphe Solarzellen

Monokristalline Solarzellen werden erzeugt indem man aus einer hochreinen Siliziumschmelze einkristalline Stäbe zieht, die anschließend in Scheiben zersägt werden. Nachteil des Verfahrens ist der hohe Kostenaufwand. Billiger ist die Herstellung von polykristallinen Solarzellen. Bei diesem Verfahren wird flüssiges Silizium in Blöcke gegossen und anschließend zersägt. Der Wirkungsgrad dieser daraus gewonnen Solarzellen ist etwas geringer da die Kristallstruktur ungleichmäßig ist. Die dritte Form der Solarzellen ist die amorphe. Dabei wird auf ein Trägermaterial wie zum Beispiel Glas ein dünne Siliziumschicht „aufgetragen“. Der Wirkungsgrad dieser Solarzellen ist aber relativ gering, sodass sie nicht im großen Stil eingesetzt werden, sondern eher Verwendung im Kleinleistungsbereich wie Uhren oder Taschenrechnern finden.