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Wie funktionieren Solarzellen?

Einstein hat für seine wegbereitenden Studien den Nobelpreis bekommen. Er wußte zwar nicht, dass seine Erkenntnisse für den Umweltschutz bedeutsam sein werden, aber sie waren es. Die Wichtigkeit der regenerativen Stromerzeugung nimmt zu. Grund genug sich mal zu fragen, wie die Solarzellen eigentlich funktinieren.

Das Grundprinzip ist ein einfach: Sonnenenergie wird in Strom umgewandelt. Die Technik die dahinter steckt ist jedoch nicht so einfach. Solarzellen wandeln mit Hilfe des photovaltaischen Effekts Licht in Strom um. Damit dies gelingt, müssen Solarzellen aus Halbleitern bestehen. Halbleiter leiten Elektrizität dann, wenn Licht auf sie trifft. Ist es dunkel und kalt, leiten sie keinen Strom. Halbleiter bestehen oft aus Silizium. Damit der Halbleiter zu einer Solarzelle werden kann, muss er dotiert werden. D.h. das Silizium wird mit einem anderen chemischen Stoff speziell „gemischt“. Dies kann je nach Element dazu führen, dass ein positiver Ladungsträgerüberschuss vorhanden ist (p-leitend) oder dass ein negativer Ladungsträgerüberschuss vorhanden ist (n-leitend). Nun wird eine p-leitende Schicht über eine n-leitende Schicht angebracht, so dass ein Grenzübergang zwischen p und n entsteht. Zwischen diesen beiden Schichten entsteht ein elektrisches Feld. Wenn nun Licht auf den Halbleiter trifft, kann die Energie, die vom Lichtteilchen erzeugt wird, wenn es auf ein Elektron trifft, genutzt werden. Die elektrische Energie fließt in dem elektrischen Feld des p-n Übergangs ab. Diese Technik wird ständig weiterentwickelt, um den Wirkungsgrad zu erhöhen und Solarzellen zu einer echten Alternative in der Energiegewinnung zu machen.

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3 Kommentare

  1. Sabrina1971

    6. März 2011 at 15:31

    Erneuerbare Energien werden immer weiter verbessert und sind sehr stark am kommen. Ich bin sehr froh darüber, besonders weil bei der Atomkraft kein Mensch weiß wo man die ganzen hochgradig radioaktiven Abfälle sicher lagern kann. Auch die fossilen Brennstoffe sind nur in begrenzter Menge vorhanden. Da diese viele Millionen Jahre für die Entstehung gebraucht haben ist auch nicht mit schnellem Nachschub zu rechnen. Sowohl im Bereich der Wind- und Wasserkraft als auch bei den Solarzellen hat sich bereits sehr viel in der Entwicklung verbessert. Somit sind die heutigen Solarzellen wesentlich effektiver und haben einen viel höheren Wirkungsgrad als noch vor einigen Jahren. Besonders die Herstellung von Mehrfachsolarzellen war leider nicht nur teuer sondern auch problematisch. Im Weltall versorgen diese Solarzellen schon seit längerer Zeit die Satelliten mit Energie. Forscher haben aber endlich herausgefunden wie die Kosten gesenkt werden können. Es gibt mittlerweile die Möglichkeit die Flächen der Halbleiter zu reduzieren. Verstärkende Linsen werden in einem bestimmten Abstand vor der Dreifachsolarzelle angebracht. Da das Licht wegen der Linse deutlich stärker ist ist auch die Energiegewinnung höher. Eine gute Kühlung wird dann allerdings für die Solarzellen benötigt. In Regionen wo es besonders viel direktes Sonnenlicht gibt sollen diese neuen Solarkraftwerke installiert und eingesetzt werden. Viele Firmen arbeiten auf hochtouren daran diese neue Technologie konkurrenzfähig zu machen. Auf Wikipedia habe ich aber noch viele interessante Informationen über andere Arten von Solarzellen gefunden.

  2. Janusch

    12. Juli 2011 at 22:21

    @Sabrina: Die Preise je KW / MW für Solarzellen und Windkraftanlagen sind in den letzten Jahren drastisch gefallen. Wenn es in dem Tempo weitergeht, werden erneuerbare Energien sehr bald auch eine interessante wirtschaftliche Alternative. Ökologisch sind enerneuerbare Energien jetzt schon nahezu alternativlos. Leute, die immer noch Kohle wie vor hundert Jahren verbrennen wollen, haben die Zeichen der Zeit einfach nicht verstanden.

  3. Susi

    11. Januar 2012 at 16:10

    Der Wirkungsgrad wird wirklich immer besser und damit wird die ganze Technologie in weniger bevorzugten, also weniger sonnigen Gegenden auch profitabel. Bin gespannt, was da so in den nächsten Jahren noch so kommt… Danke für den Artikel.

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