Aufbau Solarzelle, Quelle: IAP Uni Tuebingen
Aufbau Solarzelle, Quelle: IAP Uni Tuebingen

Aufbau einer Solarzelle - Funktionsprinzip und Wirkungsweise

 

Den Hauptbestandteil einer Silizium-Solarzelle formen zwei unterschiedlich dotierte Siliziumschichten. Zwischen den Schichten bildet sich eine Grenzschicht aus, die freigesetzte Ladungen (Elektronen und Löcher) nur mittels Sonnenlicht passieren können.

 

Um den Strom der Solarzelle nutzen zu können, müssen auf Vorder- u. Rückseite metallische Kontakte aufgebracht werden. In der Regel wird hierzu mittels Siebdrucktechnik auf der Rückseite eine ganzflächige Kontaktschicht aufgebracht. Auf der Vorderseite werden die Kontakte in Form eines dünnen Gitters aufgebracht, sodass Licht ungehindert auf die Oberfläche fallen kann.

 

Die Kontaktschicht besteht auf beiden Seiten aus Aluminium- oder Silber.

 

Um Lichtreflexion zu verringern wird auf die Oberfläche eine dünne Schicht aus Siliziumnitrid oder Titandioxid aufgedampft.

n- und p-Dotierung Solarzelle, Quelle: Science Forum der Universität Siegen
n- und p-Dotierung Solarzelle, Quelle: Science Forum der Universität Siegen

Dotierung Solarzelle

Unter Dotierung versteht man das Einbringen von Fremdatomen (z.B. Bor und Phosphor) in die bestehende Siliziumkristallstruktur.

 

Die dem Sonnenlicht zugewandte Seite ist mit Phosphor negativ n-dotiert (d.h. 5 statt 4 Elektronen in der äußeren Schale). In der Regel ist diese Schicht lediglich einige zehntel µm strak (ca. 0,2 µm).  Die darunter liegende ca. 300µm dicke Schicht ist mit Bor positiv p-dotiert (d.h. 3 statt 4 Elektronen in der äußeren Schale).

Bei allen Herstellungsverfahren gilt, dass die Dotierung mit Bor schon beim Herstellen der Blöcke oder Ingots beziehungsweise Stäbe vorgenommen wird. Die n-Dotierung mit Phosphor erfolgt in einem späteren Arbeitsgang.

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Video: Produktion von kristallinen Solarzellen