Definition von Dotierung

Dotierung bezeichnet in der Physik und Elektronik den absichtlichen Einbau von Fremdatomen in ein Halbleiter-Material. Dieser Prozess wird angewendet, um die elektrischen Eigenschaften des Halbleiters zu modifizieren. Dotierte Halbleiter werden in einer Vielzahl von elektronischen Geräten verwendet, einschließlich Photovoltaikzellen.

Funktionsprinzip der Dotierung

Der Dotierungsprozess erhöht die Anzahl der freien Ladungsträger in einem Halbleiter. Durch die Einpassung von Fremdatomen – den sogenannten Dotierstoffen – mit entweder mehr oder weniger Valenzelektronen können freie positive oder negative Ladungsträger erzeugt werden. Wenn die Dotierstoffe mehr Valenzelektronen als der Halbleiter haben, wird ein n-Typ (negative Ladungsträger) Halbleiter erzeugt. Bei weniger Valenzelektronen, entsteht ein p-Typ (positive Ladungsträger) Halbleiter.

Dotierung in Photovoltaikzellen

In Photovoltaikzellen werden häufig Halbleiter, wie Silizium, eingesetzt, um die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie zu ermöglichen. Für die effektive Funktion dieser Solarzellen ist die Dotierung des Halbleiters entscheidend.

Durch die Dotierung entsteht ein p-n-Übergang, eine Grenzfläche zwischen einem p-dotierten und einem n-dotierten Halbleiter. Diese Grenzfläche ist von elementarer Bedeutung für die Funktion der Solarzelle, da hier durch Lichteinfall erzeugte Ladungsträgertrennungen stattfinden, die letztlich den Stromfluss in der Solarzelle erzeugen.

Fachbegriffe im Zusammenhang mit Dotierung

Im Kontext von Photovoltaik und Solarzellen werden im Zusammenhang mit der Dotierung häufig folgende Fachbegriffe verwendet:

• n-Typ: Bezeichnet einen Halbleiter, der mit Atomen dotiert ist, die zusätzliche Elektronen mitbringen. Dies führt zu einer überwiegenden Anzahl von negativen Ladungsträgern.
• p-Typ: Ein Halbleiter, der mit Atomen dotiert ist, die weniger Elektronen mitbringen als der ursprüngliche Halbleiter. Dadurch entstehen positiv geladene „Löcher“.
• p-n-Übergang: Grenzfläche zwischen einem p-dotierten und einem n-dotierten Halbleiter, welche für die Funktion von Photovoltaikzellen notwendig ist.

Fazit

Die Dotierung ist ein zentraler Schritt bei der Herstellung von Halbleitern für Photovoltaikzellen und beeinflusst maßgeblich deren Leistung und Effizienz. Durch den Einbau von Fremdatomen werden die elektrischen Eigenschaften des Halbleiters verändert, was die Erzeugung von elektrischer Energie aus Sonnenlicht ermöglicht.