Wie funktionieren Solarzellen?


Seit Jahrzehnten als eine viel versprechende alternative Energiequelle angepriesen, Sonnenkollektoren Dächer und am Straßenrand Zeichen zu krönen, und helfen Raumschiff angetrieben. Aber wie funktionieren Solarzellen?

Einfach ausgedrückt, funktioniert ein Solar-Panel, da Photonen oder Lichtteilchen, Elektronen frei von Atomen, erzeugt einen Stromfluss zu klopfen. Solar-Panels bestehen tatsächlich viele, kleinere Einheiten, so genannte Photovoltaik-Zellen. (Photovoltaik bedeutet einfach, dass sie Sonnenlicht in Strom umwandeln.) Viele Zellen miteinander verbunden bilden ein Solar-Panel.

Jede Solarzelle ist im Grunde ein Sandwich, bestehend aus zwei Scheiben semi-leitendes Material, meist Silizium – das gleiche Material verwendet in der Mikroelektronik.

Photovoltaik-Zellen müssen um zu arbeiten, ein elektrisches Feld zu schaffen. Ähnlich wie ein Magnetfeld, welches durch entgegengesetzte Pole auftritt, tritt ein elektrisches Feld gegenüber Gebühren getrennt sind. Um dieses Feld zu erhalten, dopen"Hersteller" Silizium mit anderen Materialien, so dass jede Scheibe des Sandwich eine positive oder negative elektrische Ladung.

Speziell, säen sie Phosphor in die oberste Schicht aus Silizium, die zusätzliche Elektronen mit negativer Ladung, diesen Layer verleiht. Unterdessen bekommt die Unterschicht eine Dosis von Bor, führt zu weniger Elektronen oder eine positive Ladung. Das alles zusammen ergibt ein elektrisches Feld an der Kreuzung zwischen der Silizium-Schichten. Wenn ein Photon des Sonnenlichts ein Elektron frei klopft, wird das elektrische Feld dann das Elektron aus der Silizium-Kreuzung schieben.

Ein paar der anderen Komponenten der Zelle verwandeln diese Elektronen in nutzbare Energie. Leitfähige Metallplatten an den Seiten der Zelle Elektronen sammeln und übertragen Sie sie auf Drähte. An diesem Punkt können die Elektronen wie jede andere Quelle von Elektrizität fließen.

Es gibt andere Arten der Solarstromtechnologie – einschließlich solar thermische und konzentrierte Sonnenenergie (CSP) –, die in einer anderen Weise als Photovoltaik-Solarzellen funktionieren, aber alle nutzen die Kraft der Sonne zur Stromerzeugung entweder zu schaffen oder zur Erwärmung von Wasser oder Luft.

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