Halbleiter in der Photovoltaik

Halbleiter in der Photovoltaik sind Stoffe, die unter bestimmten Voraussetzungen Leiter als auch unter anderen Voraussetzungen Nichtleiter sein können. Abhängig von den Voraussetzungen können sie Strom leiten oder eben wie ein Isolator wirken.

Halbleiter lassen bei Raumtemperatur die Freisetzung von Elektronen zu, bei sehr tiefen Temperaturen ist dies nicht möglich. Bei sehr tiefen Temperaturen können sich Elektronen generell nicht frei bewegen.

Halbleiter bestehen meistens aus Silizium oder Germanium, Cadmiumsulfid, Zinkselenid oder Galliumarsenid. Diese Materialien haben Halbleitereigenschaften.

Die Halbleitereigenschaft von Silizium ist entscheidend in der Photovoltaik. Um den gewünschten Effekt zu erzielen, werden die Halbleiter dotiert, also gezielt mit Fremdatomen verunreinigt. Dadurch erhöht sich die Leitfähigkeit. Je nachdem welche Fremdatome genutzt werden, wird der Halbleiter in Solarzellen p-leitend oder n-leitend.

In der Photovoltaik müssen immer ein p-leitender und ein n-leitender Halbleiter kombiniert werden. Es entsteht eine Grenzschicht zwischen den beiden Halbleitern und das Bauteil wird zur Diode. In einer Diode bewegen sich Elektronen von der n-Schicht zur p-Schicht, wodurch eine Spannung entsteht. Trifft Licht auf die Diode, wird der Effekt noch verstärkt – dies nennt man den Photoelektrischen Effekt, woher auch die bei Solarzellen bekannte Bezeichnung Photovoltaik kommt.
Man spricht bei dieser Dioden-Art von Photodioden. Solarzellen sind also Photodioden, die zu Photovoltaik-Modulen zusammengeschaltet werden.

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