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Funktionsweise der Photovoltaikzellen

Für die Umwandlung von Sonnenergie in elektrische Energie werden Halbleitermaterialien wie Silizium, Cadmium-Tellurid, Kufper-Indium-Diselenid oder Gallium-Arsenid eingesetzt.

Die kristalline Siliziumsolarzelle ist die am häufigsten eingesetzte Solarzelle. Sie gewinnt den elektrischen Strom aus dem photoelektrischen Effekt aus der Energie der Sonne. Dieser Vorgang ist absolut verschleiß- und wartungsfrei. Dadurch ist die Lebensdauer von Photovoltaikanlagen theoretisch unbegrenzt, da bei der Stromgewinnung das Material weder abgenutzt oder verbraucht wird.

Die Siliziumsolarzellen setzen sich aus zwei unterschiedlich dotierten Siliziumschichten zusammen. Die zur Sonne zugewandte Schicht ist mit Phosphor negativ dotiert, d.h. hier herrscht ein Elektronenüberschuss (Minuspol), die darunter liegende Schicht ist mit Bor positiv dotiert. Hier herrscht ein Elektronenmangel (Pluspol).

Zwischen diesen beiden Schichten befindet sich die so genannte Grenzschicht. Diese Grenzschicht dient zur Trennung der freigesetzten Ladungen des Sonnenlichtes. Durch die Grenzschicht wird bei Lichteinfall der Elektronenmangel und Elektronenüberschuss verstärkt.

Wenn also Sonnenlicht auf die Photovoltaikanlage trifft, dann werden Ladungen aus dem Material freigesetzt. Durch die Trennung in der Grenzschicht entsteht ein Energiepotential in Form von elektrischer Spannung.

Um den produzierten Strom der Photovoltaikanlage nutzen zu können, sind auf der Vorder- und Rückseite der Solarzellen metallische Kontakte aufgebracht.