14. November 2008
Wie funktioniert eine Solarzelle?
Wie funktioniert eigentlich eine Solarzelle? Grundsätzlich...?
Alles klar? ;-)
Quelle: NZZaSo, 26.3.06
Die klassische Solarzelle besteht aus dem gleichen Wunderelement, das auch unser gesamtes computirsiertes Leben am Laufen hält: Silizium. Siliziumatome verbinden sich über ihre vier Aussenelektronen zu rgelmässigen Kristalgittern. Diese Regelmässigkeit gilt es zu stören, will man mit der Sonne Strom gewinnen. eine Solarzelle besteht daher aus zwei dünnen Siliziumschichten, der n-Schicht un der p-Schicht, in deren Gitterstrukturen Fremd-Atome eingebaut sind.
Die n-Schicht ist zika 0,0001 Milimeter dich und enthält Phosphor als Fremdatom. Da dieses nicht wie Silizium vier, sondern fünf Aussenelektronen besitzt, bleibt eines frei, wenn sich ein Phosphor-Atom mit den Silizium-Atomen verbindet. In der etwa 0.6 Milimeter dicken p-Schicht sind Boratome eingebaut. Dieses Element hat nur drei Elektronen, mit denen es sich im Kristallgitter mit dem Silizium paaren kann. Durch das fehlende Elektron entsteht quasi ein Loch im Gitter. Beide Schichten sind für sich genommen elektrisch neutral. Da sie in der Solarzelle aber aneinander stossen, springen in diesem Grenzbereich die überzähligen Phosphorelektronen aus der n-Schicht in die Lücken der p-Schicht. Dadurch fehlt einigen Phosphor-Atomen das fünfte Elektron und damit eine negative Ladung; die n-Schicht wird so positiv geladen. Umgekehrt erhalten die Boratome, in deren Lücken die Phosphorelektronen gehüpft sind, ein zusätzliches Elektron, weshalb die p-Schicht negativ geladen wird.
Nun kommt (endlich...) die Sonne ins Spiel. Trifft Licht ausreichender Energie auf die zusätzlichen Elektronen der Bor-Atome, werden diese wieder aus ihrer Bindung herausgelöst und wandern Richtung positiv geladener n-Schicht. Die Elektronen erzeugen so über der Solarzelle wie bei einer Batterie eine nutzbare elektrische Spannung. Da diese nur etwa 0.5 Volt beträgt, werden mehrere Solarzellen zu einem Modul zusammengeschaltet.
Alles klar? ;-)
Quelle: NZZaSo, 26.3.06






