5-kW-Wechselrichter für zu Hause

Dreifache Spitzenleistung

Vollständiger Schutz für den Wechselrichter

Off-Grid-Solarenergiesystem

Reiner Sinus-Wechselrichter

Silizium ist der Stoff, aus dem die Transistoren (winzige Schalter) in Mikrochips hergestellt werden – und Solarzellen funktionieren auf ähnliche Weise. Silizium ist ein Material, das als Halbleiter bezeichnet wird. Einige Materialien, insbesondere Metalle, lassen Elektrizität sehr leicht durch sie fließen; man nennt sie Dirigenten. Andere Materialien wie Kunststoffe und Holz lassen überhaupt keinen Strom durch; sie werden Isolatoren genannt. Halbleiter wie Silizium sind weder Leiter noch Isolatoren: Sie leiten normalerweise keinen Strom, aber unter bestimmten Umständen können wir sie dazu bringen, dies zu tun.

Eine Solarzelle ist ein Sandwich aus zwei verschiedenen Siliziumschichten, die speziell behandelt oder dotiert wurden, sodass der Strom auf eine bestimmte Weise durch sie fließen kann. Die untere Schicht ist dotiert, sodass sie etwas zu wenig Elektronen hat. Es wird p-Typ- oder Positiv-Typ-Silizium genannt (weil Elektronen negativ geladen sind und diese Schicht zu wenig davon hat). Die obere Schicht ist umgekehrt dotiert, um ihr etwas zu viele Elektronen zu geben. Es wird als N-Typ- oder Negativ-Silizium bezeichnet. (Weitere Informationen zu Halbleitern und Dotierung finden Sie in unseren Artikeln zu Transistoren und integrierten Schaltkreisen.)

Wenn wir eine Schicht aus Silizium vom n-Typ auf eine Schicht aus Silizium vom p-Typ legen, entsteht an der Verbindungsstelle der beiden Materialien (der entscheidenden Grenze, an der die beiden Siliziumarten aufeinandertreffen) eine Barriere. Da keine Elektronen die Barriere überwinden können, fließt kein Strom, selbst wenn wir dieses Silizium-Sandwich an eine Taschenlampe anschließen: Die Glühbirne leuchtet nicht. Aber wenn wir Licht auf das Sandwich werfen, passiert etwas Bemerkenswertes. Wir können uns das Licht als einen Strom energiereicher „Lichtteilchen“, sogenannte Photonen, vorstellen. Wenn Photonen in unser Sandwich eindringen, geben sie ihre Energie an die Atome im Silizium ab. Die einfallende Energie schlägt Elektronen aus der unteren p-Typ-Schicht heraus, sodass sie über die Barriere zur n-Typ-Schicht darüber springen und um den Schaltkreis herum fließen. Je mehr Licht scheint, desto mehr Elektronen springen nach oben und desto mehr Strom fließt.

Das ist es, was wir mit Photovoltaik meinen – Licht erzeugende Spannung – und es ist eine Art dessen, was Wissenschaftler den photoelektrischen Effekt nennen.

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