Als Photovoltaik bezeichne ich eine Technik, bei welcherSolarzellen zur Produktion von elektrischem Strom (Gleichstrom) verwendet werden. Dabei wird der photoelektrischen Effekt von Solarzellen benutzt.
Das Verfahren wird seit 1958 in der Raumfahrt genutzt („Sonnensegel“). Eine frühe Anwendung war in Taschenrechnern.
Funnktionsweise:
Es gibt verschiedene Verfahren. In Halbleitern werden durch Sonnenlicht freie Ladungsträger erzeugt, durch die eine elektriesche Spannung entsteht, wenn sie durch ein Magnetfeld organisiert werden.
1.Die obere Siliziumschicht ist mit Elektronendonatoren (Redoxreaktionen, z. B. Phosphoratome) durchsetzt. Daher gibt es hier zusätzliche Elektronen, die frei beweglich sind (n-dotierter Bereich bzw. n-Schicht).
2.Die untere Siliziumschicht ist mit Elektronenakzeptoren (Elektronenempfänger, z. B. Boratome) durchsetzt. Daher gibt es hier zusätzliche Fehlstellen bzw. Löcher, die frei beweglich sind (p-dotierter Bereich bzw. p-Schicht).
3.Im Grenzbereich der beiden Schichten (p-n-Übergang) kompensieren die freien Elektronen der n-Schicht die Fehlstellen bzw. Löcher der p-Schicht, d. h. sie besetzen die Fehlstellen im Valenzband. Dadurch gibt es in diesem Bereich praktisch keine frei beweglichen Ladungsträger (Verarmungszone): Oben herrscht Elektronen- und unten Fehlstellenmangel. Weil es in diesem Bereich aber auch die ortsfesten Donatoren (positiv geladen) und Akzeptoren (negativ geladen) gibt, bildet sich dort ein ständig vorhandenes internes elektrisches Feld aus (Pluspol bei der n-Schicht, Minuspol bei der p-Schicht). Die Verarmungszone ist also zugleich eine Raumladungszone.
4.Die p- und n-dotierten Bereiche sind mit externen Kontakten versehen. Die Unterseite ist ganzflächig kontaktiert, auf der Oberseite gibt es schmale Gridfinger, die in Stromsammelbahnen münden. Auf der Siliziumoberfläche zwischen Gridfingern und Stromsammelbahnen befindet sich eine Anti-Reflex-Schicht.
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