Basiswissen: Photovoltaik


Foto: Rainer Sturm / pixelio.de

Der Begriff Photovoltaik steht für die Energie-/Stromerzeugung aus Solarenergie. Die Photovoltaiktechnik basiert dabei auf dem sogenannten photoelektrischen Effekt, der bereits 1839 von Becquerel in Experimenten zufällig entdeckt wurde. Er maß den Strom zwei Elektroden und stellte per Zufall fest, dass dieser bei Licht im Vergleich zur Dunkelheit größer war. Bis zur Anwendung dieses Effekts dauerte es jedoch noch mehrere Jahrzehnte. Namensgeber für den späteren Begriff “Photovoltaik” waren übrigens der Physiker Volta und das griechische Wort “phos” (Licht).

Funktionsweise der Solarzelle

Eine Solarzelle besteht aus verschiedenen Halbleitern, die bei einfallendem Licht oder bei Wärme zu elektrischen Leitern werden. Bei tiefen Temperaturen wirken sie indes isolierend. Ein Großteil der Zellen besteht dabei aus Silicium, was zwei entscheidende Gründe hat:

  • Silicium ist in großen Mengen vorhanden.
  • Silicium kann ohne umweltschädliche Nebenwirkungen weiterverarbeitet werden.

Während der Herstellung werden die Solarzellen dotiert (mit chemischen Elementen ergänzt, dur die ein positiver oder einer negativer Überschuss an Ladungsträgern erreicht wird), wobei an zwei gegensätzlich dotierten Halbleiterschichten entsprechend ein p-n-Übergang (positiv-negativ-Übergang) entsteht. Dieser Übergang ist entscheidend, da sich nur so ein elektrisches Feld aufbauen kann, welches bei einfallendem Licht zu einer Trennung der Ladung der freigesetzten Ladungsträger führt. Diese kann dann anschließend über metallische Kontakte von der Solarzelle abgegriffen werden. Nun muss nur noch der äußere Kreis geschlossen und an einen Verbraucher angeschlossen werden um Gleichstrom zu erhalten.


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