Solarzelle: Wie entsteht die Photospannung?

gast_free · Anmeldungsdatum: 15.07.2021 Beiträge: 244

Hallo,

ich möchte wissen, ob ich die Vorgänge in einer Solarzelle richtig verstanden habe. Daher versuche ich mal in eigenen Worten zu schildern was ich verstanden habe.

"Eine Solarzelle ist im Prinzip eine normale Halbleiterdiode. Sie ist allerdings so konstruiert, das in die Sperrschicht teilweise Photonen eindringen können und dabei Elektronen-Lochpaare erzeugen. Die Photonenenergie muss dabei größer sein als die Energiedifferenz zwischen Valenz- und Leitungsband.

Bei der unbestrahlten Diode, ohne äußere Spannung, bildet sich zwischen N und P-Schicht eine Driftspannung aus, die dadurch entsteht das Leitungselektronen aus der N-Schicht in die die P-Schicht eindringen und sich in die Löcher der P-Schicht festsetzen. Die Zone, in der das passiert wird auch Sperrzone bzw. Sperrschicht genannt. Das führt zu einem Elektronenmangel in der N-Schicht und einem Elektronenüberschuss in der P-Sicht. Es bildet sich ein Feld aus, welches den Diffusionsprozess und somit die dicke der Sperrschicht begrenzt.

Wechselwirken nun Photonen mit den Elektronen in der Sperrschicht werden diese in das Leitungsband gehoben. Es entstehen Elektronen-Lochpaare. Aufgrund der Diffusionsspannung werden die Elektronen zur N-Schicht gezogen. Die Löcher werden von Elektronen aus der P-Schicht aufgefüllt. Bei fortgesetzter Bestrahlung sammeln sich immer mehr Leistungselektronen in der N-Schicht, bis die Driftspannung verschwindet. Durch den Überschuss von Elektronen in der N-Schicht und der Mangel in der P-Schicht entsteht die Photospannung.

Schließt man an eine kontinuierlich bestrahlte Photodiode einen Lastwiderstand an, fließen die Elelktronen durch den Lastwiderstand in die P-Schicht von der aus der Prozess sich weiter fortsetzt."