Was wandelt eine Solarzelle in Strom um?
Ich habe eine Menge gegoogelt und jedes mal stand nur da:
„Sonnenlicht wird zu Strom umgewandelt.“
Was aber genau wird umgewandelt?
UV?
Wärme ist es nich das weiß ich, dafür sind solarthermische Kraftwerke da.
Ich hoffe meine Frage ergibt Sinn.
8 Antworten
Eine Solarzelle wandelt Licht in Strom um, genauer gesagt die Photonen im Sonnenlicht. Hier ist eine detailliertere Erklärung:
- Photonen: Sonnenlicht besteht aus Photonen, die kleine Energiepakete sind. Wenn diese Photonen auf die Solarzelle treffen, geben sie ihre Energie an die Elektronen im Halbleitermaterial der Zelle ab.
- Halbleitermaterial: Die meisten Solarzellen bestehen aus Silizium, einem Halbleitermaterial. Silizium hat besondere Eigenschaften, die es ermöglichen, Elektronen zu bewegen, wenn es von Licht getroffen wird.
- Elektronenbewegung: Durch die Energie der Photonen werden Elektronen im Silizium aus ihren Atomen gelöst. Diese freien Elektronen bewegen sich dann durch das Material und erzeugen einen elektrischen Strom.
- p-n-Übergang: Eine Solarzelle hat zwei Schichten, eine p-dotierte (positiv dotierte) und eine n-dotierte (negativ dotierte) Schicht. Der Übergang zwischen diesen Schichten erzeugt ein elektrisches Feld, das die Elektronen in eine bestimmte Richtung bewegt und so den Stromfluss ermöglicht.
Es sind also die Photonen im Sonnenlicht, die die Elektronen in Bewegung setzen und dadurch Strom erzeugen. UV-Strahlung ist ein Teil des Sonnenlichts und trägt ebenfalls zur Energiegewinnung bei, aber es ist das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts, das genutzt wird.
Weitere Informationen findest du hier: https://immolisten.de/kosten/solarenergie/
Ich hoffe, das klärt deine Frage! 😊 Wenn du noch mehr wissen möchtest, lass es mich wissen!
Die Klassische PV-Zelle aus Silizium kann im Kern das sichtbare Licht nutzen. Die einfallen Photonen (deren Energie) wird dann zur Ladungstrennung genutzt.
IR-Strahlung kann durch Hochkonvertierung genutzt werden, dazu kann man hinter die eigentlichen PV-Schichten eine Folie packen, die mit Yttriumverbindungen aus IR-Strahlung/Wärme sichtbares Licht erzeugt (Jetzt keine Freudensrpünge, das gelingt natürlich nur mit einem Bruchteil der darin enthaltenen Energie). Bei UV kann man das ähnlich machen, kennt man von jeder Leuchtstofflampe, die im Kern UV erzeugt und dann mit geeigneten Stoffen in den sichtbaren Bereich verschiebt.
In wieweit entsprechende Techniken in welcher Güte in der Breite des Massenmarktes angekommen sind, vermag ich nicht zu sagen.
Der eigentliche Effekt, wie die Photonen zur Ladungstrennung beitragen ist nicht so ganz einfach zu erklären, insbesondere wenn man es mit allen Implikationen verstehen will.
https://de.wikipedia.org/wiki/Photoelektrischer_Effekt#Innerer_photoelektrischer_Effekt
Und dann folgend der phtotovoltaische Effekt und eben auch die Ausführungen zum Bändermodell etc. .
Mal ganz stark vereinfacht treiben die Photonen einer Lichtquelle im speziell behandelten Silizium die positiv-beweglichen Elektronen von der einen Schicht oben nach unten in die untere schicht, womit zwischen oben uf Einstrahlungsseite und unten ein Ungleichgewicht zwischen den Ladungen im Substrat entsteht.
Über einen externen Leiter wollen dann die unten überschüssigen Elektronen zum Ausgleich wieder in die obere Schicht des Halbleiter-Substrates.
Soweit mal ganz stark vereinfcht.
Ich empfehle als Grundlage das hier:
- https://de.wikipedia.org/wiki/Photoelektrischer_Effekt
- https://de.wikipedia.org/wiki/Photovoltaik#Geschichte_der_Photovoltaik
Man braucht ein wenig chemisch-physikalisches Grundwissen, um den Effekt zu verstehen.
Sonnenlicht ist elektromagnetische Strahlung. Diese Strahlung reagiert mit dem Material in den Photovoltaikzellen und sorgt dort für einen Elektronenfluss. Wenn man genug Zellen hintereinanderschaltet, lässt sich der Strom nutzen.
Es wird die Energie des Lichtes gewandelt, im Spektralbereich von 400-700 Nm. Das ist weitgehend im sichtbaren Bereich des Sonnenlichtes.