Elektronik Bauteile

Die Solarzelle

Definition, Funktion und Beschreibung

Allgemeines

Eine Solarzelle ist ein Halbleiterbauelement, das in der Lage ist, Lichtenergie direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Dabei wird der photovoltaische Effekt genutzt, bei dem durch Absorption von Photonen in einem Halbleiter Elektronen aus ihrem Grundzustand in einen höheren Energiezustand angeregt werden. Durch die Anwendung eines äußeren elektrischen Feldes werden die Elektronen in eine Richtung bewegt und es entsteht ein Stromfluss.

Funktionsweise

Eine Solarzelle besteht aus mehreren Schichten von unterschiedlich dotiertem Silizium. Die Schicht, die dem Licht zugewandt ist, wird als n-Schicht bezeichnet und ist stark dotiert. Die Schicht, die von der Sonne abgewandt ist, wird als p-Schicht bezeichnet und ist schwach dotiert. Zwischen den beiden Schichten befindet sich eine Grenzschicht, an der die Elektronen durch die Energie der eingestrahlten Photonen aus ihrem Grundzustand angehoben werden. Die Elektronen diffundieren durch die n-Schicht zur Grenzschicht und werden dort durch das äußere elektrische Feld in die p-Schicht gezogen. Die Löcher in der p-Schicht wandern in die entgegengesetzte Richtung. Der durch die Wanderung der Ladungsträger entstandene Strom kann über Kontakte an der Vorder- und Rückseite der Solarzelle abgegriffen werden.

Einsatzgebiete

Solarzellen finden vor allem Anwendung in der Solarenergiegewinnung zur Stromerzeugung. Sie werden in Solaranlagen auf Dächern von Wohnhäusern, Fabrikgebäuden und Freiflächen eingesetzt. Aber auch in Taschenrechnern, Uhren und anderen kleinen elektronischen Geräten finden sie Verwendung. In der Raumfahrt werden Solarzellen genutzt, um die Energieversorgung von Satelliten und Raumsonden sicherzustellen.

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