Photovoltaik Osttirol

Solarzellen Funktionsweise

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Aus Licht wird Strom

Solarzellen kennt jeder. Aber woraus werden diese hergestellt, wie erzeugen diese Gleichstrom und wie entsteht daraus eine Photovoltaikanlage?

Solarzellen Funktion

Die Funktionsweise bzw. Grundlagen sind einfach zu erklären: Solarzellen bestehen aus Halbleitermaterialien, die das Sonnenlicht aufnehmen und direkt in Gleichstrom umwandeln. Dieses Phänomen wird als photovoltaischer Effekt bezeichnet.

Solarzellen

Solarzellen für Photovoltaikanlagen

Solarzellen bestehen aus Halbleitermaterialien wie zum Beispiel aus Silizium, Germanium, Galliumarsenid. Halbleiter sind Stoffe, die unter Zufuhr von Licht oder Wärme elektrisch leitfähig werden, während sie bei tiefen Temperaturen isolierend wirken. Je nach Zusammensetung der Solarzelle wird eine Eigenschaft verstärkt.

Die überwiegende Mehrheit (95%) aller auf der Welt produzierten Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium (chemisches Zeichen = Si). Silizium bietet den Vorteil, daß es als zweithäufigstes Element der Erdrinde in ausreichenden Mengen vorhanden und die Verarbeitung des Materials umweltverträglich ist. Silizium wird in lockerer, verunreinigter Form auch als Sand bezeichnet.

Zur Herstellung einer Solarzelle wird das Halbleitermaterial „dotiert“. Damit ist das beabsichtigte Verunreinigen vom Silizium mit chemischen Elementen gemeint. Dadurch werden entweder positive Ladungsträgerüberschüße (p-Leitend) oder negativen Ladungsträgerüberschüße (n-Leitend) im Halbleitermaterial erzielt.

Werden zwei unterschiedlich dotierte Halbleiterschichten gebildet, entsteht an der Grenzschicht ein sogenannter p-n-Sperr-Übergang. An diesem Übergang baut sich ein inneres elektrisches Feld auf, das zu einer Ladungstrennung der bei Lichteinfall freigesetzten Ladungsträger führt. Die Elektronen können nun wandern – Strom fliest.

Über Metallkontakte kann nun eine elektrische Spannung abgegriffen werden. Wird der äußere Kreis geschlossen, das heißt ein elektrischer Verbraucher angeschlossen, fließt ein Gleichstrom, welcher durch den inneren Widerstand der Solarzelle begrenzt ist.

Solarzellen werden durch eine durchsichtige Antireflexschicht zum Schutz der Zelle und zur Verminderung von Reflexionsverlusten an der Zelloberfläche beschichtet. Für Photovoltaikpaneele werden nun die Solarzellen in einem Rahmen zusammengefügt und elektrisch verbunden. Die Photovoltaikpaneele werden dann zusamengeschalten und mit Hilfe von einem Wechselrichter zu Wechselstrom umgewandelt, welcher dann in jedem Haushalt verwendet werden kann.

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