...lizium betrgt sie eta 0,5 V. Die Klemmenspannung ist nur schach von der Lichteinstrahlung abhngig, hrend die Stromstrke bei hherer Beleuchtungsstrke ansteigt. Bei einer 100 cm groen Siliziumzelle erreicht die maximale Stromstrke unter Bestrahlung von 1.000 m eta einen ert von 2 A .Strom-Spannungs-Kennlinie einer Si-SolarzelleDie Leistung Produkt aus Strom und Spannung einer Solarzelle ist temperaturabhngig. Hhere Zelltemperaturen fhren zu niedrigeren Leistungen und damit zu einem schlechteren irkungsgrad. Der irkungsgrad gibt an, ieviel der eingestrahlten Lichtmenge in nutzbare elektrische Energie umgeandelt ird.Unterschiedliche ZelltypenJe nach Kristallart unterscheidet man drei Zelltypen monokristallin, polykristallin und amorph. Zur Herstellung von monokristallinen Siliziumzellen bentigt man hochreines Halbleitermaterial. Aus einer Siliziumschmelze erden einkristalline Stbe gezogen und anschlieend in dnne Scheiben gesgt. Dieses Herstellungsverfahren garantiert relativ hohe irkungsgrade. Kostengnstiger ist die Herstellung von polykristallinen Zellen. Dabei ird flssiges Silizium in Blcke gegossen, die anschlieend in Scheiben gesgt erden. Bei der Erstarrung des Materials bilden sich unterschiedlich groe Kristallstrukturen aus, an deren Grenzen Defekte auftreten. Diese Kristalldefekte haben einen geringeren irkungsgrad der Solarzelle zur Folge. ird auf Glas oder anderes Substratmaterial eine Siliziumschicht abgeschieden, spricht man von amorphen- oder Dnnschichtzellen. Die Schichtdicken betragen eniger als 1 m Dicke eines menschlichen Haares 50-100 m, so da die Produktionskosten allein egen der geringeren Materialkosten niedriger sind. Die irkungsgrade amorpher Zellen liegen allerdings noch eit unter denen der anderen beiden Zelltypen. Anendung finden sie vor allem im Kleinleistungsbereich Uhren, Taschenrechner oder als Fassadenelemente. Material irkungsgrad in Labor irkungsgrad in Produktion Monokristallines Silizium eta 24 14 bis 17 Polykristallines Silizium eta 1813 bis 15 Amorphes Silizium eta 13 5 bis 7 Von der Zelle zum Modul Um fr die unterschiedlichen Anendungsbereiche geeignete Spannungen bz. Leistungen bereitstellen zu knnen, erden einzelne Solarzellen zu greren Einheiten miteinander verschaltet. Eine Serienschaltung der Zellen hat eine hhere Spannung zur Folge, eine Parallelschaltung einen hheren Strom. Die miteinander verschalteten Solarzellen erden meist in transparentem Ethylen-Vinyl-Acetat eingebettet, mit einem Rahmen aus Aluminium oder Edelstahl versehen und frontseitig transparent mit Glas abgedeckt. Die typischen Nennleistungen solcher Solarmodule liegen zischen 10 peak und 100 peak. Die Kenndaten der Solarmodule beziehen sich auf die Standardtestbedingungen von 1000 m Sonneneinstrahlung bei 25 C Zelltemperatur. Die von den Herstellern angegebenen Garantiezeiten sind mit in der Regel 10 Jahren recht hoch und bezeugen den hohen Qualittsstandard und die hohe Lebenserartung heutiger Produkte. Natrliche Grenzen beim irkungsgrad Auer an der Optimierung von Produktionsprozessen arbeitet man auch an einer Erhhung der irkungsgrade, um zu einer Verbilligung der Solarzellen zu kommen. Unterschiedliche Verlustmechanismen setzen diesem Vorhaben aber Grenzen. Grundstzlich sind die einzelnen Halbleitermaterialien oder -kombinationen nur fr bestimmte Spektralbereiche des einfallenden Lichtes geeignet. Ein bestimmter Anteil der Strahlungsenergie kann also nicht genutzt erden, eil die Lichtquanten Photonen nicht ber ausreichend Energie verfgen, um Ladungstrger aktivieren zu knnen. Auf der anderer Seite ird ein geisser Anteil an Photonen-berschuenergie nicht in elektrische Energie, sondern in rme umgeandelt. Hinzu kommen optische Verluste, ie die Abschattung der Zelloberflche durch die Kontaktierung oder die Reflexion einfallender Strahlung an der Zelloberflche. Auch elektrische iderstandsverluste im Halbleiter und in den Anschluleitungen sind als Verlustmechanismen zu nennen. Der strende Einflu von Materialverunreinigungen, Oberflcheneffekten und Kristalldefekten ist ebenfalls nicht unerheblich. Einzelne Verlustmechanismen Photonen mit zu geringer Energie erden nicht absorbiert, Photonen-berschuenergie ird in rme umgeandelt knnen nicht eiter optimiert erden, eil sie aus physikalischen Grnden durch das verendete Material vorgegeben sind. Dies fhrt zu einem theoretisch maximalen irkungsgrad von beispielseise eta 28 bei kristallinem Silizium. Maximale theoretische irkungsgrade verschiedener Solarzellen bei Standardbedingungen Neue ege Oberflchenstrukturierung zur Verminderung von Reflexionsverlusten Zum Beispiel Aufbau der Zelloberflche in Pyramidenstruktur, damit einfallendes Licht mehrfach auf die Oberflche trifft. Neue Materialien Zum Beispiel Galliumarsenid GaAs, Cadmiumtellurid CdTe oder Kupfer-Indium-Diselenid CuInSe2. Tandem- oder Stapelzellen Um ein breiteres Strahlungsspektrum nutzen zu knnen, erden unterschiedliche Halbleitermaterialien, die fr verschiedene Spektralbereiche geeignet sind, bereinander angeordnet. Konzentratorzellen Durch die Verendung von Spiegel- und Linsensystemen ird eine hhere Lichtintensitt auf die Solarzellen fokussiert. Diese Systeme erden der Sonne nachgefhrt, um stets die direkte Strahlung auszunutzen. MIS-Inversionsschicht-Zellen Das innere elektrische Feld ird nicht durch einen p-n-bergang erzeugt, sondern durch den bergang einer dnnen Oxidschicht zu einem Halbleiter. Grtzel-Zelle Elektrochemische Flssigkeitszelle mit Titandioxid als Elektrolyten und einem Farbstoff zur Verbesserung der Lichtabsorption. àaaDeMkail4MFHK-JI uUcUcacUc0aaaaDdeMoa489s I tu KiNormalaaAiDefault Paragraph FontOHyperlinkba a a i1Times Ne RomanSymbolArialblcZFaCO38 ie funktioniert eine SolarzelleaaDVDa ...
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