Wie funktioniert eine Solarzelle?

Eine Solarzelle ist ein elektronisches Gerät, das Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelt. Eine Solarzelle besteht aus einem Halbleitermaterial wie Silizium, das in der Lage ist, Elektronen zu absorbieren und zu emittieren.

Wenn Sonnenlicht auf eine Solarzelle trifft, werden Photonen (Lichtteilchen) absorbiert und lösen Elektronen aus dem Halbleitermaterial aus. Diese freien Elektronen können sich durch den Halbleiter bewegen und eine elektrische Spannung erzeugen.

Die Solarzelle besteht aus zwei Schichten: einer p-dotierten Schicht und einer n-dotierten Schicht. Die p-dotierte Schicht enthält Löcher, während die n-dotierte Schicht freie Elektronen enthält. Wenn das Sonnenlicht auf die Solarzelle trifft, werden Elektronen aus der n-dotierten Schicht freigesetzt und wandern in die p-dotierte Schicht, um die Löcher zu füllen. Dies erzeugt eine elektrische Spannung zwischen den beiden Schichten.

Um die erzeugte Spannung zu nutzen, müssen die Elektronen durch einen externen Stromkreis fließen. Dies geschieht durch den Anschluss eines Leiters an die beiden Schichten der Solarzelle. Der Strom fließt dann durch den Leiter und kann genutzt werden, um elektrische Geräte zu betreiben oder eine Batterie aufzuladen.

Die Effizienz einer Zelle hängt von vielen Faktoren ab, wie zum Beispiel der Qualität des Halbleitermaterials, der Dicke der Schichten und der Art der Oberflächenbeschichtung. Die meisten kommerziell erhältlichen Solarzellen haben eine Effizienz von etwa 15 bis 20 Prozent, was bedeutet, dass sie etwa 15 bis 20 Prozent des einfallenden Sonnenlichts in elektrische Energie umwandeln können.

Um genügend Strom für den täglichen Bedarf zu erzeugen, müssen mehrere Solarzellen zu einem Solarmodul zusammengeschaltet werden. Die Solarmodule kann man dann zu einer Photovoltaikanlage kombinieren, um genügend Strom für ein Haus oder ein Unternehmen zu erzeugen.