Die Zellbarriere ist die Grenzfläche zwischen der positiven und der negativen Schicht einer Solarzelle . Sie weist eine sehr schmale Zone statischer elektrischer Ladung auf. Hochenergetische Elektronen diffundieren bevorzugt in eine Richtung über die Barriere, da diese den Elektronenfluss von einer Schicht zur anderen verhindert. Dadurch entsteht ein Strom und folglich eine Spannung an der Zelle. Diese Zone wird auch als Raumladungszone oder Verarmungszone bezeichnet.
P- und n-dotiertes Silizium sind zwei verschiedene Halbleitertypen , die zur Herstellung von Solarzellen verwendet werden. Um p-dotiertes Silizium zu erzeugen, werden Atome mit einem Elektron weniger in ihrer äußeren Elektronenschale als Silizium, wie Bor oder Gallium, hinzugefügt. In Bor entsteht eine Elektronenlücke (ein sogenanntes Loch), da es ein Elektron weniger besitzt, als für die Bindung mit den benachbarten Siliziumatomen erforderlich ist.
Durch Zugabe von Elementen wie Phosphor, die in ihrer äußeren Energie ein Elektron mehr besitzen als Silizium, entsteht n-Typ-Silizium. Das äußere Energieniveau von Phosphor enthält fünf Elektronen, nicht vier. Es bildet Bindungen mit den benachbarten Siliziumatomen, allerdings ohne ein Elektron. Stattdessen kann es sich innerhalb des Siliziumgerüsts frei bewegen.
Wie wird eine Solarzelle hergestellt?
Eine Schicht aus p-dotiertem Silizium ist zwischen zwei Schichten aus n-dotiertem Silizium eingebettet, um eine Solarzelle zu bilden. In der n-dotierten Schicht befinden sich zu viele Elektronen, und in der p-dotierten Schicht gibt es zu viele positiv geladene Löcher (Leerstellen aufgrund des Mangels an Valenzelektronen ).
Die Elektronen auf einer Seite der Verbindung (n-Typ-Schicht) wandern in die Löcher auf der gegenüberliegenden Seite der Verbindung, nahe der Verbindung der beiden Schichten (p-Typ-Schicht). Dadurch füllen die Elektronen die Löcher in der Verarmungszone, die sich um die Verbindung bildet.
Lesen Sie auch: Was ist ACDB und DCDB?
Die p-Typ-Seite der Verarmungszone, in der sich ursprünglich Löcher befanden, ist nun mit negativ geladenen Ionen gefüllt, während die n-Typ-Seite der Verarmungszone, in der sich zuvor Elektronen befanden, nun mit positiv geladenen Ionen gefüllt ist. Diese Ionen mit entgegengesetzter Ladung erzeugen ein internes elektrisches Feld, das die Elektronen der n-Typ-Schicht daran hindert, die Löcher der p-Typ-Schicht zu füllen.
