Einführung in die Funktion der Photovoltaik

Das Wort Photovoltaik leitet sich aus dem griechischen Wort für “Licht” (φῶς, phos, im Genitiv: φωτός, photos) sowie aus der Einheit für die elektrische Spannung “Volt” (abgeleitet vom Namen des Physikers Alessandro Volta) ab. Es bezeichnet den photoelektrischen Effekt der bereits im Jahre 1839 von dem Physiker Alexandre Edmond Becquerel entdeckt wurde. Man versteht darunter die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen. Im Detail: Die Freisetzung von positiven und negativen Ladungsträgern in einem Festkörper durch Lichteinstrahlung. Wie funktioniert eine Solarzelle? Von der Zelle zum Modul Eigenschaften einer Solarzelle Natürliche Grenzen beim Wirkungsgrad Unterschiedliche Zelltypen Weitere Zellarten Wie funktioniert eine Solarzelle? Solarzellen bestehen aus verschiedenen Halbleitermaterialien. Halbleiter sind Stoffe, die unter Zufuhr von Licht oder Wärme elektrisch leitfähig werden, während sie bei tiefen Temperaturen isolierend wirken. Über 95 % aller auf der Welt produzierten Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium (Si). Silizium bietet den Vorteil, daß es als zweithäufigstes Element der Erdrinde in ausreichenden Mengen vorhanden und die Verarbeitung des Materials umweltverträglich ist. Zur Herstellung einer Solarzelle wird das Halbleitermaterial “dotiert”. Damit ist das definierte Einbringen von chemischen Elementen gemeint, mit denen man entweder einen positiven Ladungsträgerüberschuß (p-leitende Halbleiterschicht) oder einen negativen Ladungsträgerüberschuß (n-leitende Halbleiterschicht) im Halbleitermaterial erzielen kann. Werden zwei unterschiedlich dotierte Halbleiterschichten gebildet, entsteht an der Grenzschicht ein sogenannter p-n-Übergang.