Photovoltaik

Zum Verständnis der Funktionsweise einer Solarzelle, sind einige Kenntnisse in Physik und Chemie erforderlich. Eine Solarzelle besteht aus Halbleitermaterialen, meist handelt es sich dabei um Silizium. Silizium ist das am zweithäufigsten vorkommende Element auf der Erde. Um Silizium leitfähig zu machen wird es dotiert, eine kontrollierte Verunreinigung mit anderen Elementen. Dabei entsteht je nach zugegebenem Material ein positiver oder negativer Ladungsträgerüberschuss.

Silizium mit positivem Ladungsträgerüberschuss bezeichnet man als p-leitend, negativer Ladungsträgerüberschuss als n-leitend. Solarzellen bestehen aus einer Schicht n-leitendem und einer Schicht p-leitendem Silizium. An der Grenze der beiden Schichten bildet sich ein elektrisches Feld. Dieses trennt die positiven und negativen Ladungsträger. In einer Schicht befinden sich deswegen mehr positive, in der anderen mehr negative Ladungsträger - es entsteht eine Spannung. Werden nun auf beiden Schichten Drähte angeschlossen, beginnen die Ladungsträger und somit Strom zu fließen. Die Sonnenstrahlen sorgen für einen ununterbrochenen Fluss.

Die Spannung einer Solarzelle hängt stark vom verwendeten Halbleitermaterial ab. Bei Silizium ist es etwa 0.5 Volt. Dieser Wert ist relativ unabhängig von der einfallenden Lichtstärke. Die Stromstärke hingegen nimmt bei stärkerer Bestrahlung zu. Je nach erforderlicher Leistung, werden Solarzellen zu größeren Einheiten zusammengeschaltet. Eine Reihenschaltung bewirkt eine höhere Spannung, eine Parallelschaltung eine größere Stromstärke.

Für den praktischen Einsatz werden die Zellen in Ethylen-Vinyl-Acetat eingebettet, mit einem Metallrahmen versehen und mit Glas abgedeckt. Somit ist die Solarzelle für den Einsatz geeignet, und kann den Projekten entsprechend eingesetzt werden.