Photovoltaik- & Solarzellen

Bei der Solar- bzw. Photovoltaik-Technologie wird Licht auf atomarer Ebene in Elektrizität umgewandelt. Aufgrund des photoelektrischen Effekts absorbieren bestimmte Halbleitermaterialien Sonnenlichtpartikel oder Photonen und setzen Elektronen frei. Eine Photovoltaikzelle erzeugt Elektrizität aus sichtbarem Licht; eine Solarzelle absorbiert das volle Spektrum an Lichtfrequenzen (nicht nur sichtbares Licht) aus Sonnenlicht und wandelt Sonnenstrahlung in nutzbare Energie um. Als eine sichere, nachhaltige und effiziente Energiequelle werden Photovoltaik- und Solarzellensysteme zur Netz- oder Einzelstromerzeugung in vielen Anwendungen von elektrischen Fahrzeugen und Solardächern bis hin zu Wasserpumpen und Entsalzungsanlagen eingesetzt.  

Photovoltaikzellen nutzen Schichten von Halbleitermaterialien als PN-Übergänge, um Lichtenergie in Form von Photonen zu elektrischem Strom in Form von Elektronen umzuwandeln. Der PN-Übergang ist eine Schnittstelle zwischen einem P-Halbleiter (Elektronenakzeptor) und einem N-Halbleiter (Elektronendonor). Bei der Absorption eines Photons von einem N-Halbleiter wird ein Elektron freigesetzt, sodass ein freies Elektron und ein Elektron-Loch-Paar entsteht. Das negativ geladene Elektron wird durch das P-Material angezogen, während das positiv geladene Loch vom N-Material angezogen wird. Wenn ein geschlossener Kreis an die Elektroden angeschlossen wird, wandert das freie Elektron durch den Kreis und erzeugt elektrischen Strom und Spannung, bis es mit einem Elektron-Loch im P-Material wieder kombiniert wird.