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Sachinformation

Wie funktioniert eine Solarzelle, wie ist sie aufgebaut?

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Wie funktioniert nun eine Solarzelle?

Genau genommen ist sie eine Siliziumdiode. Der Unterschied zur normalen Diode liegt hauptsächlich in der Fläche. Statt Bruchteile eines Quadratmillimeters ist sie meist 5x5 bis 10x10 cm groß.

Die Abbildung zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Solarzelle:

 

Die oben liegende N-Schicht ist sehr dünn und lichtdurchlässig. Das durch sie eintretende Licht (energiereiche Photoneu) setzt in der Sperrschicht Ladungsträger frei und zwar sowohl (negative) Elektronen, als auch positive Ladungsträger, sog. Löcher. Diese Ladungsträger wandern in die dotierten Siliciumschichten ab:

Die Elektronen in die N-Schicht, die Löcher in die P-Schicht.

An beiden Schichten sind Metallelektroden angebracht, an denen man die entstandene Potentialdifferenz in Gestalt einer el. Spannung abnehmen kann. Wenn ein Lastwiderstand (z.B. Solarmotor) angeschlossen wird fließt ein el. Strom. Es handelt sich bei der so erzeugten Spannung also um die Sperrspannung einer Diode. Sie ist auf maximal 0,6V begrenzt. Deswegen werden einzelne Solarzellen in Datenblättern stets mit 0,6V/ ...mA angegeben.


Die interessanteste Größe bei Solarzellen ist ihr Wirkungsgrad. Die Sonne strahlt im Hochsommer c.a. l kW/m2 ein, die Solarzelle gibt leider nur einen kleinen Teil davon als el. Leistung ab, weil der überwiegende Anteil reflektiert oder in Wärme umgesetzt wird. Gängige Wirkungsgrade bei Solarzellen sind etwa 8% - 14%. Neuste Entwicklungen sprechen von 20% sogar bis zu 32% Wirkungsgrad.

 
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