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Solarzelle
Was ist eine Solarzelle?
Eine Solarzelle ist das grundlegende Bauelement einer Photovoltaikanlage, das Sonnenlicht direkt in elektrischen Gleichstrom umwandelt. Sie besteht aus Halbleitermaterialien, meist Silizium, und nutzt den Photoeffekt zur Stromerzeugung.
Wie funktioniert eine Solarzelle?
- Sonnenlicht besteht aus Photonen, die auf die Solarzelle treffen.
- Die Energie der Photonen regt Elektronen im Halbleitermaterial an und setzt sie frei.
- Dabei entstehen freie Elektronen und sogenannte Löcher (fehlende Elektronen).
- Ein elektrisches Feld in der Solarzelle trennt die Ladungsträger und erzeugt einen elektrischen Stromfluss.
- Dieser Gleichstrom kann direkt genutzt oder in Wechselstrom umgewandelt werden.
Wie ist eine Solarzelle aufgebaut?
- Sie besitzt eine p-dotierte Schicht (mit positiv geladenen Löchern) und eine n-dotierte Schicht (mit freien Elektronen).
- Am Übergang dieser beiden Schichten (p-n-Übergang) entsteht ein internes elektrisches Feld.
- Die Oberfläche ist mit Antireflexionsschichten versehen, um den Lichteinfall zu maximieren.
- Kontakte auf Vorder- und Rückseite sammeln den Strom und führen ihn ab.
Welche Arten von Solarzellen gibt es?
- Monokristalline Solarzellen: Hergestellt aus einem einzelnen Siliziumkristall, hohe Effizienz.
- Polykristalline Solarzellen: Aus vielen kleinen Kristallen, etwas günstiger, etwas niedrigerer Wirkungsgrad.
- Dünnschicht-Solarzellen: Sehr dünne Halbleiterschichten auf Trägern, flexibel, geringerer Wirkungsgrad.
Warum sind Solarzellen wichtig?
Sie sind die zentrale Einheit zur Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie und bestimmen maßgeblich die Effizienz und Leistung einer Photovoltaikanlage.
Wie lange hält eine Solarzelle?
Solarzellen sind sehr langlebig und liefern oft 25 Jahre oder länger zuverlässig Strom, abhängig von Qualität und Umgebungsbedingungen.