Solarzelle

Solarzelle (auch photovoltaische Zelle) ist ein elektronisches Bauelement, das Strahlungsenergie, in der Regel Sonnenlicht, direkt in elektrische Gleichspannung umwandelt. Dieser Vorgang wird als Photovoltaik bezeichnet.

Funktionsweise

Das Herzstück einer Solarzelle ist ein Halbleiter, meist Silizium. Durch gezielte Dotierung mit Fremdatomen entsteht ein pn-Übergang, an dem sich eine elektrische Spannung aufbaut, wenn Licht auf die Zelle trifft. Die Lichtteilchen (Photonen) lösen in der Solarzelle Elektronen aus ihren Bindungen, wodurch ein elektrischer Strom fließt.

Aufbau und Materialien

• Silizium: Das am häufigsten verwendete Material für Solarzellen. Es gibt monokristalline, polykristalline und Dünnschicht-Siliziumzellen.
• Andere Materialien: Neben Silizium werden auch Materialien wie Cadmiumtellurid, CIGS (Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid) und perovskitische Materialien für Solarzellen eingesetzt.
• Zellstruktur: Solarzellen bestehen aus einer positiven (p-dotierten) und einer negativen (n-dotierten) Halbleiterschicht, die durch den pn-Übergang getrennt sind.

Wirkungsgrad und Effizienz

Der Wirkungsgrad einer Solarzelle gibt an, wie viel der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Moderne Solarzellen erreichen Wirkungsgrade von über 20%. Faktoren, die den Wirkungsgrad beeinflussen, sind die Materialqualität, die Zelltemperatur, die spektrale Zusammensetzung des Lichts und die Zellstruktur.

Anwendungen

Solarzellen finden vielfältige Anwendungen, darunter:

• Stromerzeugung für private Haushalte: Solaranlagen auf Dächern erzeugen eigenen Strom und können ins öffentliche Netz eingespeist oder in Batterien gespeichert werden.
• Industrielle Stromerzeugung: Große Solarparks erzeugen Strom für Unternehmen und öffentliche Einrichtungen.
• Mobile Anwendungen: Solarzellen werden in Taschenrechnern, Solarladesystemen für Smartphones und in der Raumfahrt eingesetzt.

Vorteile der Solarenergie

• Nachhaltigkeit: Solarenergie ist eine erneuerbare Energiequelle, die keine Treibhausgase erzeugt.
• Unabhängigkeit: Photovoltaikanlagen ermöglichen eine teilweise oder vollständige Unabhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz.
• Kostensenkung: Die Kosten für Solarmodule sind in den letzten Jahren deutlich gesunken.

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