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Solarenergie

Exkurs Halbleiter
Aufbau einer Solarzelle
Eigenschaften einer Solarzelle

Exkurs Halbleiter

Eine Solarzelle besteht aus Halbleitern wie zum Beispiel Silizium. Unter einem Halbleiter versteht man einen festen Stoff, der meist temperaturabhängig als Leiter (durch den Strom fließen kann) oder auch als Nichtleiter (isolierend, kein Stromfluss) betrachtet werden kann. 

Durch Dotieren, dem gezielten Verunreinigen des Halbleiters, kann die Leitfähigkeit zusätzlich gesteuert werden. Beim Dotieren werden dem Stoff Atome beigemischt, entweder so genannte Donatoren (Stoffe mit einem Außenelektron mehr, zum Beispiel: Phosphor, Arsen, Antimon), um einen Elektronenüberschuss zu erreichen, oder so genannte Akzeptoren (Stoffe mit einem Außenelektron weniger, zum Beispiel: Bor, Gallium, Indium, Aluminium), um einen Elektronmangel zu erreichen.

Man nennt die erhaltenen Halbleiter nach ihrer Ladung entweder n-Halbleiter (negativ geladen) oder p-Halbleiter (positiv geladen).

Aufbau einer Solarzelle

Wie die Abbildung zeigt, existiert eine n-dotierte Schicht über einer p-dotierten Schicht. An der Grenzschicht zwischen n- und p-Schicht diffundieren die Löcher in die n-Schicht und die Elektronen in die p-Schicht und es entsteht dadurch eine von freien Ladungsträgern verarmte Raumladungszone. Trifft jetzt Licht in diese Zone (Photonen), so wird das Elektron aus dem positiven Loch geworfen. Es entstehen zwei unterschiedliche Potenziale (siehe Definition Spannung) an der Oberseite und Unterseite. Das Elektron an der Oberseite läuft über einen Leiter zum positiven Potenzial an der Unterseite.

Eigenschaften einer Solarzelle

Die an Solarzellen abgreifbare Spannung hängt von dem Material des Halbleiters ab. Bei Silizium beträgt sie etwa 0,5 V. Die Spannung ist weniger von Licht abhängig, die Stromstärke dafür umso mehr. Das heißt, weil die Leistung Spannung mal Stromstärke ist, beträgt die Leistung bei starkem Licht durch die ansteigende Stromstärke mehr. Mit ansteigender Temperatur, steigt der Widerstand. Die Folge hieraus ist, dass die Stromstärke fällt und somit die Leistung.

 
 
 

 

 
 
 

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