Aus Sonnenlicht Strom erzeugen?

  • Sie fragen sich, wie aus der Sonne Strom wird und was genau dabei in einer Solarzelle vor sich geht? Verantwortlich dafür sind die Solarzellen - wir klären Sie über den Aufbau und die Funktionsweise auf!

    Der Aufbau und die Funktion der Solarzelle sind im elementarphysikalischen Bereich begründet. Sie müssen allerdings kein Physiker sein, um das Wirkprinzip zu verstehen. Im Folgenden wollen wir Ihnen verständlich mithilfe einer bildlichen Darstellung den Aufbau einer Zelle erklären, was sich darin abspielt und wie letztendlich aus der Sonne Strom wird!

 

Funktionsweise

 

Bei dem Aufeinandertreffen von Sonnenlicht auf die Solarzellen in unseren SOLITHIA-Leuchten, werden die Elektronen in der Zelle angeregt, sodass sie sich bewegen. Im Inneren der Zelle findet eine Wechselwirkung zwischen dem einstrahlenden Sonnenlicht und dem dotierten Halbleiter der Solarzelle statt. Hierbei werden elektrische Ladungsträger (sog. Elektronen) freigesetzt. Dadurch fließt Strom, der durch Metallkontakte an beiden Seiten der Zelle abgeführt wird.

 

  • Der dadurch erzeugte Strom wird dann durch entsprechende Verkabelungen an unsere leistungsstarken Lithium-Ionen-Akkus weitergeleitet, welche die Energie für die Nacht speichern.

    Erfinder der Solarzelle

    Im 19. Jahrhundert fand der französische Wissenschaftler Alexandre Edmond Becquerel heraus, dass Batterien unter Sonnenlicht langlebiger sind und mehr Leistung produzieren. Im Jahr 1893 wurde auf Basis seiner Forschungen dann die erste Solarzelle gebaut, die Elektrizität mithilfe der Sonne erzeugte.

Aufbau der Solarzelle

Aufbau der Solarzelle Die Silizium-Solarzelle besteht aus drei Schichten. Hauptbestandteil sind dabei zwei unterschiedlich dotierte Siliziumschichten:

  • n-dotierte Schicht: In dieser Schicht ist etwas Phosphor eingemischt, wodurch diese negativ wird (freie Elektronen)
  • p-dotierte Schicht: In dieser Schicht ist etwas Bor eingemischt, wodurch diese positiv wird (fehlende Elektronen)

Eine Grenzschicht trennt diese beiden Schichten, die freigesetzte Ladungen lediglich mittels Sonnenlicht passieren können. In diesem Kern der Solarzelle entsteht durch Elektronenbewegungen ein elektrisches Feld, das auch p-n-Übergang genannt wird.

 

  • Prozess in der Solarzelle

    Mikroskopisch kleine Energieträger befinden sich in den Sonnenstrahlen enthalten m, sog. Photonen, diese treffen auf die Oberfläche der Zelle. Der eingesetzte Halbleiter Silizium reagiert auf die Strahlen der Sonne, indem Elektronen losgelöst werden. Zurück bleiben positiv geladene Löcher. Abhängig von ihren Ladungen bewegen sich die Elektronen zur negativen oder positiven Elektrode. Während die Elektronen zur Oberseite des Siliziums wandern, bewegen sich die Löcher zur Unterseite. Die Ladungen fließen nach oben durch die leitenden Metallschichten ab und gelangen so zum Verbraucher, wo die Energie benötigt wird, wie z.B. eine LED.

Anschließend wird der Stromkreislauf dadurch geschlossen, dass die Elektronen zurück zur Schicht mit den fehlenden Elektronen wandern. Für die Nutzung des Stroms ist auf der Vorder- und Rückseite metallische Kontakte aufzubringen und über ein Kabel miteinander zu verbinden - es entsteht ein elektrischer Stromkreis.

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