Der Aufbau einer Solarzelle verständlich erklärt

An den Stellen, an denen die negativ geladenen Elektronen ihren Platz verlassen haben, bleiben positiv geladene Löcher zurück. Die Elektronen suchen sich den Weg zur Oberseite des Siliziums, die Löcher wandern zur Unterseite. Die gegenseitige Anziehungskraft bleibt wegen der gegensätzlichen Ladungen bestehen. Die zentrale Funktion einer Solarzelle ist das Umleiten der Wiedervereinigung. Auf diesem Umleitungsweg entsteht Stromspannung, die abgenommen werden kann.
Wandernde Teilchen werden umgeleitet
Der Aufbau einer Solarzelle besteht aus 3 Schichten Silizium. Eine dünne Deckschicht sitzt auf einer Zwischenschicht, die wiederum auf einer unteren Rückseite aufgebracht ist. Die Wanderung der Elektronen und Löcher wird durch die Zwischenschicht künstlich verlängert.

Stromspannung entsteht durch Verhinderung
Einen großen Teil der Umleitung durch die mittlere Schicht in der Silizium Solarzelle wird durch gewollte Verunreinigung erzielt. Für die Anreicherung, technisch als Dotierung bezeichnet, werden in der oberen Siliziumschicht fremde Phosphoratome beigemischt, in der unteren Schicht Boratome. Die nicht zueinanderpassenden Elektronenanzahlen schaffen bei der Wanderung und Suche nach Wiedervereinigung Missverhältnisse.
Sie fungieren wie Wegsperren und verhindern die durch Elektronen und Löcher angestrebte Zusammenkunft und Harmonisierung. Die Sonnenzelle sorgt durch Stromspannungsabnahme für den Ausgleich der Ladungen.

Herstellungsverfahren bestimmen Effizienz
Die Menge der herausziehbaren Stromspannung kann durch den Aufbau einer Solarzelle zusätzlich verändert werden. Diese Änderung im Wirkungsgrad wird durch unterschiedliche Herstellungsverfahren erreicht.
- Die günstigste Variante sind sogenannte Dünnschichtzellen. Ihr geringer Effizienzgrad von 6 bis 10 Prozent verlangt nach sehr großen Flächen und vielen Modulen, um relevante und signifikante Strommengen zu erzielen.
- Eine polykristalline Solarzelle kann mit 12 bis 16 Prozent aufwarten, was einen mittleren Flächenbedarf erfordert.
- Die höchste Effizienz liefert die monokristalline Solarzelle mit 14 bis 20 Prozent, da hier Streuverluste durch unordentlich ausgerichtete kristalline Strukturen unterbleiben.
Weitere Eigenschaften wie das Ausbeuten von diffusem Licht und Schwachlicht bestimmen neben dem Anschaffungspreis wichtige Entscheidungskriterien.
Weitere technische Eigenschaften
In jeder Anwendung, Installation und Platzierung spielt die Funktion einer Solarzelle einige spezifische Eigenschaften aus. Je nach Gegebenheiten wirkt sich die Wahl vor- oder nachteilig aus. Monokristalline Produkte brauchen weniger Fläche als polykristalline Produkte. Bei beiden Bauweisen gibt es bei der Inbetriebnahme einen Anfangsleistungsverlust, der bis zu 5 Prozent betragen kann. Bei monokristalliner Bauweise sind diese Verluste, auch durch Erwärmung, höher.
