Aufbau und Wirkungsweise einer Solarzelle?

Solarzelle

Die Gewinnung von Solarenergie beruht auf dem fotoelektrischen Effekt (inneren fotoelektrischen Effekt). Hierbei wird die Energie, welche Photonen besitzen innerhalb eines Festkörpers in elektrische Energie umgewandelt.
Die erzeugte Energie ist hierbei abhängig von der Frequenz des Lichtes, dem Oberflächenmaterial und dem Strahlungsstrom. Um eine optimale Energieausbeute zu erreichen, sind eine Vielzahl von Faktoren zu berücksichtigen z. B. Typ der Solarzelle, Sichtdicke, angelegte Spannung, Temperaturbeständigkeit, Absorptionsspektrum und das Antireflexionsmaterial.

Alternativ lässt sich Solarenergie aber auch durch Sonnenkollektoren gewinnen und wird im kleineren Maßstab meist zur Wärmeversorgung genutzt.

Das gängigste Kriterium zur Unterscheidung von Solarzellen ist die Materialdicke. Heute unterscheidet man zwischen Dünn- und Dickschichtsolarzellen. Die unterschiedliche Materialdicke resultiert aus der eingesetzten Fertigungstechnologie und dem verwendeten Material.

Heute werden Solarzellen hauptsächlich auf Siliziumbasis gefertigt. Typen von siliziumbasierten Solarzellen sind monokristalline Zellen, polykristalline Zellen, amorphe Zellen, mikrokristalline Zellen und "Tandem-Solarzellen".

Je nach Zelltyp weisen die Solarzellen einen unterschiedlichen Wirkungsgrad, Fertigungspreis und auch ein unterschiedliches Absorptionsvermögen auf. Als Dicksichtzelle werden sowohl monokristalline als auch polykristalline Materialien verwendet. Monokristalline Dicksichtzellen erreichen einen Wirkungsgrad von ca. 20 % und polykristalline Dicksichtzellen einen Wirkungsgrad von ca.18,6 %.

Dünnschichtsolarzellen unterscheiden sowohl hinsichtlich der eingesetzten Fertigungstechnologie als nach dem aufgedampften Material. Amorphe Solarzellen bestehen aus einer dünnen, nichtkristallinen Siliziumschicht. Der Wirkungsgrad dieser Zellen ist gering (5-10 %), doch liegen ihre Vorteile bei den Fertigungskosten, der Funktionsweise bei geringen Lichteinfall, sowie Streulicht und bei hoher Betriebstemperatur.

Mikrokristalline Solarzellen sind ebenfalls Dünnsichtzellen. Die Dicke von mikrokristallinen Solarzellen ist in etwa 100-mal geringer, als Solarzellen welche aus sogenannten "Siliziumwafern" gefertigt werden. Der Wirkungsgrad dieser Zellen ist etwas höher als der von amorphen Zellen. Eine Kombination von amorphen Zellen und polykristallinen Zellen wird als Tandemzelle bezeichnet.

Der Vorteil der Tandemzellen liegt in der weitaus größeren Absorptionsbandbreite und dem somit besseren Wirkungsgrad. Im Bereich der Forschung und Entwicklung von Solarzellen gibt es einige sehr vielversprechende Ansätze.

Samstag, 04 August 2012 20:31
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