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| + | Pro Fläche und auch aufs Gewicht bezogen liefern Solarzellen relativ wenig Leistung. In der Regel wird man also einen Puffer (Akkus, Kondensatoren ?) brauchen, um kruzzeitig höhere Leistung zur Verfügung zu stellen. Der Strom ist auch relativ teuer (durch den Preis für die Solarzellen und die Akkus), so dass es sich lohnt sparsam damit umzugehen. | ||
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Version vom 16. August 2009, 21:54 Uhr
Inhaltsverzeichnis
Die Solarzelle
Funktionsweise
Die Solarzelle ist vom Aufbau her eine (Foto-)Diode. Eine normale Solarzelle aus kristallinem Silizium hat eine dünne n-Siliziumschicht und darunter eine dickere p-Siliziumschicht. Licht genügender Energie (unter etwa 1000 nm Wellenlänge) kann im Silizium Elektronen/Loch-Paare erzeugen. Dieser Vorgang heißt innerer lichtelektrischer Effekt. Die frei gewordenen Elektronen werden durch die positive obere Schicht der Sperrschicht zum n-Si gezogen. Im n-Si kommt es zum Elektronenüberschuss (wie der -Pol einer Batterie).
Eigenschaften
Der Fotostrom ist proportional zur Lichtintensität. Durch den Aufbau als Diode ist die Spannung der Solarzelle auf etwa 0,6 V begenzt. Mit zunehmender Spannung fließt ein Teil des Fotostroms intern durch die Diode. Um besser nutzbare, höhere Spannungen zu erhalten, werden mehrere Zellen zu einem Modul hintereinandergeschaltet. Die Module bieten auch gleich einen Mechanischen Schutz.
Die Nennleistung in den Datenblättern beziehen sich auf pralle Sonne (100mW/cm²). Typisch kann man einen Strom von etwa 20 mA je Quadratzentimeter erwarten. Bei typischer Beleuchtung in Innenräumen muss mit deutlich weniger, oft nicht mal einem Zehntel der Nennleistung gerechnet werden. Die Spannung nimmt dabei aber nur wenig ab.
Als Spannungsquelle sind Solarzellen normalerweise Kurzschlußfest.
Wirkungsgrade von Solarzellen
| Material | typischer Wirkungsgrad |
| amorphes Silizium | 5-10 % |
| polykristallines Silizium | 10-15 % |
| monokristallines Silizium | 12-18% |
| Galliumarsenid (Einschicht) | 15-20% |
| Galliumarsenid (Mehrschicht) | 20-25% |
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Mobile Anwendungen
Pro Fläche und auch aufs Gewicht bezogen liefern Solarzellen relativ wenig Leistung. In der Regel wird man also einen Puffer (Akkus, Kondensatoren ?) brauchen, um kruzzeitig höhere Leistung zur Verfügung zu stellen. Der Strom ist auch relativ teuer (durch den Preis für die Solarzellen und die Akkus), so dass es sich lohnt sparsam damit umzugehen.
Bei einer eher kleinen Fläche lohnt es in der Regel nicht die Solarzelle der Lichtquelle nachzuführen. Oft wird nämlich die Mechanik zum Nachführen schwerer als eine größere Solarzelle um einen schrägen Einfall Auszugleichen.
--Elektronikus 16:47, 25. Nov 2005 (CET)
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