Funktioniert eine Solarzelle im Prinzip genau umgekehrt wie eine Leuchtdiode?
Es wäre hilfreich wenn auch die Funktionsweise Einer Leuchtdiode beschrieben wird
2 Antworten
LEDs sind zunächst Dioden und bestehen aus PN-Übergangen. Das sind zwei Schichten, die aus einem Elektronenmangel und einem Elektronenüberschuss bestehen bzw. gewollt so präpariert werden. Den Bereich mit Elektronenmangel bezeichnet mal als P-Schicht, den anderen als N-Schicht.
Zwischen diesen Schichten entsteht aufgrund Diffusionsvorgängen eine Sperrschicht bzw. eine Raumladungszone, welche von Elektronen nur dann passiert werden können, wenn eine ausreichend hohe Spannung angelegt wird, um die Gegenspannung dieser Schicht zu überwinden.
Wenn obiges gegeben ist, wandern Elektronen von N nach P und verbinden sich dort mit jenen Atomen, die einen Mangel an Elektronen haben. Dadurch wird Energie in Form eines Lichtquants - Photon - abgegeben (Stichworte: Bohr'sches Atommodell, diskrete Energieniveaus, Anregungspotential usw.)
Je nach Potential/Frequenz/Wellenlänge dieser abgegebenen Lichtquanten resultiert das in sichtbares Licht.
Die Solarzelle besteht vereinfacht gesagt aus dem gleichen Aufbau, nur dass die Zelle jetzt keine Energie in Form von Lichtquanten abgibt, sondern die Lichtquanten der Zelle selbst zugeführt werden. Diese Quanten schießen innerhalb der Raumladungszone die bereits mit den Löchern "verheirateteten" Elektronen aus dem Atom raus. Es findet also eine Ladungstrennung statt und wir erhalten dadurch eine erhöhte Spannung.
Würde man dieser Zelle kein Licht mehr zuführen, würden sich die getrennten Ladungen wieder mit Löchern rekombinieren. Durch die permanente Lichtzufuhr findet aber eine permanente Ladungstrennung statt, welche sich durch einen äußeren, geschlossenen Stromkreis bewegen und Arbeit verrichten können.
Ja. LEDs kann man sogar umbauen in Solarzellen (bzw Photodioden, was im Prinzip dasselbe ist)