Aufbau und Funktionsweise
Derzeit bestehen rund 90-95 Prozent aller Solarzellen aus Silizium. DiesesMaterial ist zweitgrößter Bestandteil der Erdrinde und kommt daher sehrhäufig vor. Doch liegt es meist nicht in reiner kristalliner Form (SiliziumAtome in sehr gleichmäßigen Abständen zueinander) vor, sondern ist oft mitQuarzgestein oder Quarzsand versehen. Deshalb wird es industriellweiterverarbeitet um hochreines Silizium zu gewinnen. Jedoch wird dafürsehr viel Energie benötigt. Dadurch wird der Rohstoff in der Endproduktionteuer.
Silizium ist ein Halbleitermaterial, das bei Zufuhr von Wärme oder Lichtelektrisch leitfähig wird, während es bei tiefen Temperaturen isolierend wirkt.Bei der Herstellung der Solarzelle wird das Halbleitermaterial dotiert. Dabeiwerden chemische Elemente definiert eingebracht. Entweder wird einLadungsträgerüberschuss (n-Halbleiterschicht) oder ein positiverLadungsträgerüberschuss (p-Halbleiterschicht) erzielt. Die Grenzschicht
zwischen dem negativen und positiven Material bezeichnet man als p-nÜbergang.An dem p-n-Übergang baut sich ein elektrisches Feld auf, wodurch es zueiner Ladungstrennung der bei Lichteinfall freigesetzten Ladungsträgerkommt. Diese Spannung wird über Metallkontakte abgegriffen. Ist an dieSolarzelle ein elektrischer Verbraucher angeschlossen, so bildet sich einelektrisch geschlossener Stromkreis.Patrick Pillat Seite 6 von 17
Dabei ist besonders festzuhalten, dass dies lediglich innere energetischeZustandsänderungen sind und es daher kaum zu Verschleiß und Abnutzungkommt. Die Solarzelle kann deshalb auch über längere Zeit im Kurzschluss
oder Leerlauf betrieben werden, ohne dabei einen Schaden zu nehmen.
