Eine Zelle ist ein einzelnes elektrochemisches Bauteil, das durch Umwandlung chemischer in elektrische Energie Gleichspannung erzeugen kann . Mehrere Zellen in einer Batterie sind typischerweise elektrisch miteinander verbunden, um höhere Spannungen zu erzielen. Ein weiterer Begriff dafür ist Photovoltaikzelle, das kleinste Halbleiterbauteil eines PV-Moduls, das die Umwandlung von Lichtenergie in Gleichspannung und Gleichstrom (Gleichstrom) durchführt. Sie wird auch als Solarzelle bezeichnet.
Der Begriff Batteriezelle bezeichnet die grundlegende elektrochemische Einheit bzw. die Anordnung von Elektroden, Separatoren, Elektrolyt, Behälter und Anschlüssen, die als Quelle elektrischer Energie durch direkte Umwandlung chemischer Energie dient.
Eine Photovoltaikzelle (PV-Zelle) ist eine Form der Energiegewinnung, die den photovoltaischen Effekt nutzt, um Sonnenenergie in nutzbaren Strom umzuwandeln. PV-Zellen gibt es in verschiedenen Formen und Größen, aber sie basieren alle auf Halbleitern, die mit Sonnenphotonen interagieren, um einen elektrischen Strom zu erzeugen.
Aus welchen Schichten besteht eine Photovoltaikzelle?
Eine Photovoltaikzelle besteht aus zahlreichen Materialschichten, von denen jede eine bestimmte Funktion erfüllt. Die speziell hergestellte Halbleiterschicht ist die wichtigste Komponente einer Solarzelle. Sie besteht aus zwei separaten Schichten (p- und n-dotiert) und nutzt den photovoltaischen Effekt, um Sonnenenergie in nutzbaren Strom umzuwandeln.
Eine Schicht aus leitfähigem Material sammelt den erzeugten Strom auf beiden Seiten des Halbleiters. Dabei ist zu beachten, dass die Vorder- oder beleuchtete Seite der Zelle die Leiter sparsam einsetzen muss, um zu vermeiden, dass zu viel Sonnenstrahlung den Halbleiter erreicht. Die Rückseite oder Schattenseite hingegen kann vollständig mit dem Leiter beschichtet sein.
Die Antireflexionsbeschichtung bildet die letzte Schicht und wird nur auf die beleuchtete Seite der Zelle aufgetragen. Aufgrund der natürlichen Reflektivität von Halbleitern können die Reflexionsverluste erheblich sein . Durch das Aufbringen einer oder mehrerer Antireflexionsschichten lässt sich die Menge der von der Zelloberfläche reflektierten Sonnenstrahlung reduzieren.
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Ist eine Solarzelle effizient?
Solarzellen sind hocheffizient. Da zahlreiche Faktoren die Effizienz von Solarzellen beeinflussen, ist die Effizienz ein wichtiger Aspekt bei der Konstruktion. Der größte Einflussfaktor ist, dass Silizium-Halbleiter nur ein Viertel der auf die Erde treffenden Sonnenenergie in Elektrizität umwandeln können.
Die niedrigste Photonenenergie bzw. Bandlückenenergie wird in der Halbleiterphysik benötigt, um ein Elektron aus einer Kristallstruktur zu entfernen. Ein Photon wird zu thermischer Energie, wenn seine Energie die Bandlücke unterschreitet. Die Bandlückenenergie für Silizium beträgt 1.12 Elektronenvolt.
