|
Die Solarzelle ist ein Minikraftwerk, in dem nicht wie im herkömmlichen Sinne Strom mit Hilfe eines Generators erzeugt wird. Die Energie des Sonnenlichtes wird in einer Solarzelle in Strom umgewandelt.
Dieser Vorgang der Stromerzeugung heißt Photovoltaik. Eine Solarzelle besteht aus einer positiv und einer negativ dotierten Siliziumschicht. Silizium ist ein Halbleiterelement, das heißt, dass es mit zunehmender Temperatur seine Isolator-Eigenschaften verliert und sich zu einem Stromleiter wandelt. Wird das 4-wertige Silizium nun mit einer sehr geringen Menge 5-wertigen Phosphors bzw. 3-wertigen Bors "verunreinigt", entsteht ein Elektronenüberschuß ( negativ geladen ) bzw. ein Elektronenmangel ( positiv geladen ). Dies führt dazu, dass es seinen elektrischen Widerstand unter Wärme- oder Lichteinwirkung verringert und ein besserer Stromleiter wird. In der Solarzelle wirkt die Kontaktfläche zwischen dem positiv und dem negativ geladenen Silizium als Sperrschicht, dass heißt, sie können sich nicht ausgleichen. In wie weit Elektronen diese Sperrschicht allerdings doch überwinden können hängt von der Stärke und der Richtung des Stroms ab. Die Elektronen können die Sperrschicht auch leichter von der negativ zur positiv geladenen Seite überwinden als andersherum.
Dieser physikalische Nebeneffekt wird bei Dioden und Transistoren ausgenutzt.
Wirkt Licht auf die Solarzelle ein, können sich die entstehenden positiven und negativen Ladungen nicht ausgleichen und werden durch Kontakte abgegriffen und als Strom genutzt ( Abbildung zur Solarzelle im Anhang Seite 23, Abb. 23.1 ).
Eine Solarzelle kann theoretisch einen Wirkungsgrad von 43% haben, in der Praxis beträgt er allerdings nur 13 bis 15%, unter günstigen Bedingungen auch 18%.
Ein großer Vorteil der Photovoltaik ist, dass keinerlei Schadstoffe freigesetzt werden.
Nachteile sind allerdings die hohen Herstellungskosten und die Jahreszeiten-abhängigkeit. Nachteilig ist auch, dass die Leistung höchstens 1kW/m² beträgt.
|
