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 Nennleistung in den Datenblättern beziehen sich auf pralle Sonne. 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. Bei Modulen mit hoher Spannung und ungleicher, starken Beleuchtung gibt es aber Einschränkungen.
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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--Elektronikus 16:47, 25. Nov 2005 (CET)
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