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| Eine etwa 10 × 10 cm große Siliziumfläche besteht,
analog zur Halbleiter-Diode, aus zwei unterschiedlich dotierten Schichten,
aus einer n-Schicht und einer p-Schicht. Durch ein internes
elektrisches Feld werden die Ladungspaare getrennt. |
| An der Grenzschicht zwischen der n-Schicht und der p-Schicht entsteht
ein Gleichgewichtszustand, bei dem zwischen den Raumladungen eine
Diffusionsspannung herrscht. Beide Schichten werden mit Leitern
verbunden, über die die Gleichspannung an der Solarzelle abgegriffen
werden kann. |
| An der unteren Fläche befindet sich eine durchgehende Metallschicht.
Die Oberfläche ist mit einer "Antireflexschicht"
versehen, die dafür sorgt, dass möglichst viel Licht in
den Halbleiter eindringt. Er verleiht der Solarzelle das typische
dunkel- bis schwarzblaue Aussehen, ein Zeichen dafür, dass wenig
Licht reflektiert wird. |
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| Da der größte Teil der Strahlungsenergie der Sonne durch
Licht des Wellenlängenbereichs zwischen 0,3 mm und 1,4 mm transportiert
wird, können wesentliche Teile des Sonnenspektrums durch die
Siliziumsolarzelle genutzt werden. Da durch Wolken der infrarote Bereich
des Sonnenspektrums sehr viel weniger als der sichtbare Bereich geschwächt
wird, erzeugen Siliziumsolarzellen auch noch bei leicht bedecktem
Himmel elektrische Energie. |
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Derzeit werden weltweit drei Typen von Solarzellen hergestellt: |
Monokristalline Zellen sind am aufwendigsten
in der Produktion, weisen aber auch den höchsten Wirkungsgrad
mit Werten von 12 bis 16 % auf. Im Laborbetrieb wird bereits ein Wirkungsgrad
von 24 % erzielt.
Polykristalline Zellen wandeln die eingestrahlte Energie zu
etwa 11 bis 14 % in Strom um.
Bei amorphen Zellen wird das Halbleitermaterial in einer Dicke
von nur einem tausendstel Millimeter auf das Trägermaterial aus
Glas oder Kunststoff aufgedampft.
Sie sind am billigsten in der Herstellung, können allerdings
nur einen geringen Teil der eingestrahlten Sonnenenergie umsetzen.
Ihr Wirkungsgrad liegt zwischen 2 und 6 %, der Rest der eingestrahlten
Energie wird, wie auch bei den beiden anderen Typen, als Verlust in
Form von Wärmestrahlung und Konvektion an die Umgebung abgegeben. |
| Der Rohstoff für die Produktion von Siliziumsolarzellen ist
Quarz. Für die meisten Siliziumzellen werden aus der Quarzschmelze
zylinderförmige Einkristalle gezogen.
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