Der Teil eines Sonnenkollektors, der das Licht absorbiert

Silizium in einem Solarpanel wandelt Licht direkt in elektrische Energie um.

Ein photovoltaisches Solarpanel besteht aus Dutzenden von einzelnen Zellen, die miteinander verdrahtet sind, um eine Ausgabe zu erzeugen, die gleich der Summe aller Zellen in dem Panel ist. Das aktive Material in jeder Zelle ist Silizium, das gleiche Element, aus dem die Festkörperelektronik hergestellt wird. Silizium hat photoelektrische Eigenschaften und erzeugt Strom, wenn Sie Licht darauf richten.

Metalloide

Eine spezielle Gruppe von Elementen, die Metalloide genannt werden, besetzt einen Bereich zwischen den Metallen und Nichtmetallen im Periodensystem; Metalloide haben einige Eigenschaften von Metallen und einige von Nichtmetallen. Zum Beispiel k√∂nnen Metalloide spr√∂de wie Nichtmetalle sein, aber Elektrizit√§t wie Metalle leiten. Zwei Hauptbeispiele f√ľr metalloide Elemente sind Silizium und Germanium. Von den beiden hat Silizium mehr Gebrauch in der Elektronik, weil Germanium Probleme in Umgebungen hat, die w√§rmer als Raumtemperatur sind.

Dotiertes Silizium

Ein Prozess namens Dotierung mischt winzige Mengen von Verunreinigungen in Silizium und ver√§ndert seine elektronischen Eigenschaften. Wenn beispielsweise Silizium mit Bor dotiert ist, weist es einen √úberschuss an positiven elektrischen Ladungen auf. Mit Arsen dotiert, wird die Ladung von Silizium negativ. Eine Solarzelle ist ein Sandwich aus zwei Siliziumschichten, die eine positiv und die andere negativ. Die zwei Seiten wirken als positive und negative Anschl√ľsse einer Batterie.

Photoelektrischer Effekt

Wenn Licht auf die Oberfläche einer Solarzelle fällt, bewegt die Energie Elektronen im Silizium. Verbunden mit einer Schaltung wird die Solarzelle zu einer elektrischen Stromquelle. Obwohl der Strom, der von einer einzelnen Zelle geliefert wird, klein ist - in der Größenordnung von einigen Milliampere - liefern die Ströme vieler Zellen in einem zusammengeschalteten Solarpanel mehrere Ampere Strom.

Silizium reagiert auf Licht

In völliger Dunkelheit erzeugt eine Solarzelle keinen Strom. Mit steigender Lichtmenge steigt auch die Leistung der Zelle. Der maximale Strom der Zelle ist jedoch begrenzt; Jedes zusätzliche Licht jenseits einer maximalen Helligkeit erzeugt keine erhöhte elektrische Leistung. Neben der Helligkeit spielt auch die Wellenlänge des einfallenden Lichts eine Rolle. Eine typische Silizium-Solarzelle reagiert auf die meisten sichtbaren und infraroten Bereiche des Sonnenlichts, aber einige Wellenlängen in den gelben und roten Bereichen werden schlecht absorbiert. Einige der Infrarot- und alle längeren Wellenlängen durchdringen die Solarzelle und erzeugen keine Elektrizität.

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