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Ich arbeite in einem Betrieb in welchem wir Fotovoltaikzelllen herstellen und kann dir auch deshalb erklären welche funktion diese haben. Es ist so das diese im enteffekt nur eine funktion haben und zwar sind das Solarzellen die mit hilfe von Sonnenlicht Strom erzeugen. Liebe Grüße
Die Sonnenstrahlung wird durch Halbleitermaterialien, meist Silizium, in elektrische Energie umgewandelt. Eine Zelle besteht aus drei Schichten. Eine Schicht ist negativ geladen und der Sonne zugewandt, dann kommt eine Grenzschicht, und darunter eine positiv geladene Schicht. Trifft Sonne auf die Zelle, dann entsteht aufgrund der unterschiedlichen Ladung elektrische Spannung.
Vereinfacht zu erklären ist meist schwierig, aber einen Versuch wage ich: Es gibt Fotodioden, das sind Halbleiter, die bei Lichteinfall Lichtenergie (Photonen) in elektrischen Strom (Elektronen) umwandeln. Das passiert in der PN-Schicht. Jetzt setze ich mal voraus, dass der Innenwiderstand einer Batterie bekannt ist, ansonsten brauchen wir nicht weiterzumachen. Dieser innere Widerstand existiert auch über die Diodenspannung eines Halbleiters, daher gibt es bei der Fotozelle ein Produkt aus Spannung mal Strom, das zu einer Leistung führt.
Einfacher geht es leider nicht, aber ich werde daran arbeiten. Mein pädagogisches Ziel ist erreicht, wenn ich Grundschülern die Relativitätstheorie vermitteln kann (lache bitterböse, grrrr…..)
Ich behaupte es geht einfacher:
Der p-n (= positiv-negativ) Übergang entsteht dadurch, dass das Silizium auf der einen Seite mit Bor mit weniger Elektronen (=positiv) und auf der anderen Seite mit Phosphor mit mehr Elektronen (=negativ) verunreinigt wird.
Die Lichtteilchen (Photonen) aus dem Sonnenlicht geben ihr Energie an die Elektronen ab, die nun sinnlos herumlaufen um sich einen neuen Platz zu suchen (wie beim Stuhltanz). Weil nun aber auf der Bor-Seite mehr Plätze frei sind, gehen sie lieber dahin.
Dadurch entsteht ein Ladungsunterschied also eine Spannung, die man nutzen kann, indem man die Elektonen auf der Überschuss-Seite abholt und sie über einen Verbraucher (z.B. elektrischer Stuhl) zurück an ihren Ausganspunkt bringt.
Da sorgt dann die Sonne dafür, dass alles wieder von vorne beginnt.
Die Sonnenenergie wird durch die Zellen direkt in elektrische Energie umgewandelt. Hierfür wird der photoelektrische Effekt genutzt, worunter man das Freisetzen von Elektronen aus einer Metalloberfläche versteht, die von elektromagnetischer Strahlung hinreichend kurzer Wellenlänge (z.B. Sonnenlicht) getroffen wird.
