Hauptdefininition: Halbleiter

Ein Halbleiter ist ein Festkörpermaterial, dessen elektrische Leitfähigkeit zwischen der eines Leiters und der eines Nichtleiters liegt. Diese Eigenschaft ermöglicht es ihnen, die Stromleitung ein- oder auszuschalten, was sie zu einem essentiellen Bestandteil vieler moderner elektronische Geräte macht – einschließlich Photovoltaiksystemen (Solarzellen).

Halbleiter in Bezug auf Solarenergie und Photovoltaik

In Photovoltaiksystemen werden Halbleitermaterialien verwendet, um Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln. Dies ist durch den photoelektrischen Effekt möglich, bei dem Lichtphotonen auf die Halbleiteroberfläche auftreffen und Elektronen freisetzen. Diese erzeugen einen elektrischen Strom, der dann für den Betrieb von Geräten oder zur Einspeisung ins Stromnetz verwendet werden kann.

Häufige Nutzungsformen

In Platten von Photovoltaikzellen wird meistens Silizium als Halbleitermaterial verwendet. Dies liegt an der hohen Verfügbarkeit sowie der optimalen Mischung aus elektrischer Leitfähigkeit und lichtempfindlicher Oberflächenstruktur.

Arten von Halbleitern in Photovoltaikzellen

Photovoltaikzellen können aus verschiedenen Halbleitern bestehen. Die heute am weitesten verbreiteten Solarzellen werden aus folgenden Halbleitermaterialien hergestellt:

• Kristallines Silizium: Dies ist das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial in Photovoltaikzellen. Es wird in monokristallinen und polykristallinen Formen verwandt, wobei ersteres eine höhere Effizienz, aber auch höhere Herstellungskosten aufweist.
• Dünnschichttechnologie: Hier werden verschiedene Halbleitermaterialien wie Amorphes Silizium (a-Si), Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) und Cadmiumtellurid (CdTe) verwendet. Diese Zellen haben im Allgemeinen einen geringeren Wirkungsgrad als kristallines Silizium, sind aber flexibler und kostengünstiger in der Herstellung.
• Perowskit-Solarzellen: Dies ist eine aufkommende Technologie, die ein organisches, anorganisches Hybrid-Halbleitermaterial verwendet. Diese Arten von Zellen haben hohe Effizienzen gezeigt und könnten eine kostengünstige Alternative zu traditionellen Materialien werden.

Zusammenfassung

Halbleiter sind im Bereich der Solarenergie und Photovoltaik unerlässlich. Ohne die einzigartige elektrische Leitfähigkeit dieser Materialien könnte der photoelektrische Effekt, der solarerzeugten Strom ermöglicht, nicht ausgenutzt werden. Durch kontinuierliche Forschung und Entwicklung neuer Halbleitermaterialien streben Wissenschaftler an, die Effizienz und Kosteneffektivität von Solarzellen weiter zu verbessern.