Fragen zur Solarzelle

    Hi
    Ich hab mal eine Frage von euch. Ich halt ja ein Vortrag über Photovoltaik und da hab ich eine Frage zur den Solarzellen. Was sind das für verschiedene Typen ? Weil die Zellen sehen ja anders aus. Gibt durchgänig schwarze.Dann solche Lilane Auskristallisierten. Was gibts für Typen?

    Also von den "normalen" Solarzellen (SZ) gibt es ertens die aus Silizium, und zwar monokristallin, multikristallin und amorphe. Da Silizium ein Indirekter Halbleiter ist (hat was mit dem Bändermodell (Festkörperphysik / Quantenmechenik) zu tun sind sie recht dick.


    Danneben gibt es noch die Dünnschicht SZ, die als Wafer (das Teil wo aus Licht der Strom wird) direkte Halbleier haben. z.B GaAs, oder Tellurid...



    Also wie du gleich siehst ist das Thema recht komplex, schau mal bei Wikipedia, oder auf der Hompage von ISE Frauenhofer Institut... da wirds bestimmt erklärt. In einem Forum das zu klären wäre sehr aufwendig. Wenn du konkrete Fragen hast, kannst mich aber sehr gerne Fragen.



    gruß il'lumi

    Okay, das ist kein großes Problem. Dazu müsste ich zwar erst mal deinen Kenntnisstand wissen,bzgl. Halbleitern und ihrer Dotierung und sowas, aber ich fang mal an und wenn dir dann noch was unklar sein sollte, fragst du nochmal nach.


    Unten wo es rot ist gehts los, mit der eigentlichen Solarzelle, wobei der Text davor von elemtarer Bedeutung ist, wenn man wirklich verstehen möchte, wie der ganze Spaß funktioniert. ;)


    (Ich verzichte hierbei auf die Erklärung der Bändertheorie, denn man kann die Solarzelle auch ohne Wissen dieser Theorie erklären.)


    Damit ein Körper elek. Leitefähigkeit aufweisen kann, benötigt er Ladungsträger, (bei Metallen sind das die freien, für die Stromleitung zur Verfügung stehenden Elektronen.)
    Bei Halbleitern gibt es 2 Arten von Leitungsmechanismen:


    1. Eigenleitung
    2. Störstellenleitung


    zu 1:
    Um eine Eigenleitung von Halbleitern zu erzeugen, müssen zunächst Valenzelektronen vom Kern abgespalten werden, die entsprechenden Ionisierungsenergien(Energie die benötigt wird um das Elektron ab zu spalten), ist sehr gering.
    Durch diesen Vorgang wird das Atom positiv und kann sich nur neutralisieren, indem es ein Elektron vom Nachbar Atom aufnimmt. Die fehlende negative Ladung wirkt wie ein Loch, man spricht auch von einem Defektelektron ( vorsicht POSITIVE Ladung, auch wenn von einem Elektron die Rede ist).
    Unter der Wirkung eines elektrischen Feldes, z.B. durch Anlegen einer äußeren Spannung, bewegt sich das Loch im Gitter, in entgegengesetzter Richtung vom Elektron.
    => Die Energie, die man zum Abspalten des Elektrons benötigt, kann auch durch Lichtquanten zugeführt werden. (vgl. Welle Teilchen Dualismus, der hier eine sehr große Rolle spielt, denn die Solarzelle beruht auf dem Effekt des inneren Photoeffekts)


    zu 2:
    Wird nun ein Halbleiter dotiert, d.h. mit einem einem Atom der 5. bzw. 3. Hauptgruppe verunreinigt, erhält man sehr leicht ablösbare Valenzelektronen (für den Fall, dass man mit Atomen der 5.Hauptgruppe dotiert).
    Das 5. Elektron wird nicht ins Kristallgitter, des Halbleiters mit eingebunden und kann somit sehr leicht aus dem Kristallgitter gelöst werden.



    Zu beachten gilt:
    Bei all diesen Fällen, werden, unter der Einwirkung von Lichtquanten, Elektronen aus dem Gitter gelöst, allerdings verlassen sie nicht das Material, wie beim äußeren Photoeffekt, sondern können als Ladungsträger fungieren (oder ums dann doch mal kurz auf zu greifen: Sie werden ins Leitungsband befördert). Hier spricht man vom inneren Photoeffekt oder auch photovoltaischen Effekt.



    So das mal vorab.
    ....
    Zur Solarzelle:


    Hier wird nun ein Halbleiter und ein Metall ( oder ein n-Halbleiter und ein p-Halbleiter) in Kontakt gebracht.
    Dort wo diese beiden Materialen aufeinander stoßen bildet sich eine Grenzschicht, in der es KEINE freien Ladungsträger gibt.(Sperrschicht)
    Diese Grenzschicht bildet ein Ladungsgefälle, also auch ein elek. Feld.
    Werden nun in dieser Grenzschicht, durch Einwirkung von Lichtquanten (innerer Photoeffekt), neue Ladungsträger erzeugt, werden diese durch das elek. Feld bewegt.
    Werden die beiden Enden der Halbleiter oder des Halbleiter-Metalls kurz geschlossen, fleißt ein Strom, ohne dass man eine zusätzliche Spannung anlegen muss.




    So das ist mal eine recht flotte Erklärung.
    Hoffe soweit verständlich. ;)

    @ Scarred : Sei nicht eingeschüchtert falls du dass so nicht blickst.. stimmt zwar alles, aber wenn du kaum Ahnng von der Materie hast, dann würde ich schon weiter vorne beginnen.


    Also lese einfach bei Wikipedia über Solarzelle, und wenn was unklar ist, dann schlag weiter nach. So lässt sich die Sache gut abarbeiten. Ich würde mir zum Verständnis (im Gegensatz zu Flixus) das elementarste an der Sache, "das Bändermodel" schon auch mit anschauen. Du musst nicht wissen wie es quantenmechanisch zu Stande kommt, aber was das Ergebnis ist, ist fundamental für die Solarzelle.

    @ Scarred


    Habe hier einen Buchtipp für Dich. Der könnte sehr gut passen. Auf den ersten 25 Seiten (nicht erschrecken, mit vielen Bildern) werden, so denke ich, die Grundlagen, Funktionsweise und technischen Daten einer Solarzelle gut und leicht verständlich erklärt. Danach gibts diverse einfache bzw. auch anspruchsvollere "Projekte", die Du ev.als Live-Beigabe in Deinen Vortrag einbinden kannst.Das kommt bestimt gut an.


    Bo Hanus


    Spass & Spiel mit der Solartechnik


    ISBN 3-7723-4906-4


    Neupreis 14,95 Euro, aber schau mal bei Amazon. Ich hatte meines dort auch gebraucht gekauft. Halber Preis damals.

    War heute in der Bibliothek und ich udn der Kumpel mit dem ich es mach ham erstmal jeweils 5 Bücher ausgeliehen. Er übernimmt den PArt mit der Funktion da ich das Modell mache