Wie funktioniert eine Photovoltaikzelle?

Von der Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie werden hauptsächlich Halbleitermaterialien eingesetzt. Hierfür kommen Materialien wie Silizium, Kupfer-Indium-Diselenid,  Gallium-Arsenid oder Cadmium-Tellurid eingesetzt.

Am häufigsten wir in Solarzellen Silizium eingesetzt. Die Energie der Sonne wir hier mit dem photoelektrischen Effekt der Sonnen in elektrischen Energie umgewandelt. Der Vorteil hierbei liegt ganz klar darin, dass keine Abnutzungen oder Wartungsarbeiten an der Photovoltaikanlage entstehen. Somit könnte die Photovoltaikanlage theoretisch unbegrenzt genutzt werden, da schließlich das Material und die Technik nicht in Mitleidenschaft  gezogen werden.

Aus zwei unterschiedlichen Schichten setzt sich die Siliziumzelle zusammen. Eine Schicht der Solarzelle ist mit Phosphor negativ dotiert, hier herrscht einen Elektronenüberschuss, ein Minuspol. Diese Schicht ist der Sonne zugewandt. Die Schicht darunter hat somit einen Elektronenmangel und ist mit Bor positiv dotiert.

Zwischen beiden Schichten befindet sich die Grenzschicht. Die Grenzschicht dient in der Solarzelle zur Trennung der freigesetzten Ladungen des Sonnenlichtes. Der Elektronenmangel und der Elektronenüberschuss werden bei Lichteinfall von der Grenzschicht verstärkt.

Fällt also Sonnenlicht auf die Solaranlage werden Ladungen durch das Material freigesetzt. Hier kommt die Grenzschicht zum Einsatz. Durch Ihre Trennung der beiden Schichten entsteht eine elektrische Spannung.

Durch Kontakte an der Vorder- und Rückseite der Solaranlage kann der entstandene elektrische Strom letztendlich genutzt werden.