Die Verwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie Photovoltaik Die Verwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie © Fabian Römer

Solarzellen bestehen aus Halbleitern, die aus Silizium hergestellt werden. © Fabian Römer

Jedes Siliziumatom hat vier Elektronen auf der äußeren Schale. © Fabian Römer

Werden nun viele Siliziumatome zusammengefügt bilden immer zwei benachbarte Elektronen von unterschiedlichen Atomen eine Elektronenpaarbindung und es entsteht ein Silizium-Kristallgitter. Si Si Si Si Si Si Si Si Si © Fabian Römer

In einer Solarzelle werden zwei verschiedene Halbleiter benötigt: ein positiv (p-Halbleiter) und einen negativ (n-Halbleiter) geladener. Si Si p-Halbleiter n-Halbleiter © Fabian Römer

Ein p-Halbleiter entsteht, wenn in das Kristallgitter Atome aus der dritten Gruppe (mit drei Elektronen auf der äußersten Schale), wie z.B. Bor, eingebaut werden. Dann gibt es mehr Bindungsmöglichkeiten als freie Elektronen. Ein n-Halbleiter entsteht, wenn in das Kristallgitter Atome aus der fünften Gruppe (mit fünf Elektronen auf der äußersten Schale), wie z.B. Phosphor, eingebaut werden. Es gibt dann mehr Elektronen als Bindungsmöglichkeiten. Si Si Si Si Si Si Si B Si Si Si P Si Si Si Si Si Si Si Si p-Halbleiter n-Halbleiter © Fabian Römer

In einer Solarzelle werden nun beide Halbleiter in Kontakt gebracht, damit zwischen ihnen ein Elektrisches Feld entsteht. Si B Si P p-Halbleiter n-Halbleiter © Fabian Römer

In einer Solarzelle werden nun beide Halbleiter in Kontakt gebracht, damit zwischen ihnen ein Elektrisches Feld entsteht. p-Halbleiter n-Halbleiter © Fabian Römer

Treffen nun Photonen auf die Solarzelle werden Elektronen aus dem Kristallgitter gelöst. Die Photonen geben also einen Teil ihrer Energie an die Elektronen ab und diese können dann nicht wieder in das Kristallgitter zurück. Über den Rückseitenkontakt gelangen die Elektronen zurück in den Halbleiter und gliedern sich wieder in das Kristallgitter ein. Durch das elektrische Feld werden die Elektronen zu dem Frontkontakt an dem n-Halbleiter gezogen. Nun liegt zwischen dem Frontkontakt und dem Rückseitenkontakt eine Spannung an, die verwendet werden kann. n-Halbleiter p-Halbleiter © Fabian Römer

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