Einführung

Photovoltaikzellen, oft auch als Solarzellen bezeichnet, sind ein unverzichtbarer Bestandteil von Solarmodulen, die sich in Photovoltaikanlagen wiederfinden. Sie sind verantwortlich für die Umwandlung von Lichtenergie, speziell Sonnenlicht, in elektrische Energie. Dieser Prozess wird als Photovoltaischer Effekt bezeichnet. Die Bezeichnung leitet sich ab von „photos“, dem griechischen Wort für Licht und „volta“ nach Alessandro Volta, einem Physiker, der die erste Batterie erfand.

Aufbau von Photovoltaikzellen

Photovoltaikzellen bestehen in der Regel aus einem Halbleitermaterial, das meistens Silizium ist. Dieses Material weist die besondere Eigenschaft auf, Licht absorbieren und in elektronische Ladungsträger umwandeln zu können. Eine Solarzelle hat typischerweise eine positive und eine negative Schicht, ähnlich wie eine Batterie. Wenn das Licht auf die Zelle trifft, werden Elektronen freigesetzt und ein Stromfluss entsteht.

Typen von Photovoltaikzellen

Es gibt verschiedene Arten von Solarzellen, die je nach Verwendungszweck und Kosten eingesetzt werden. Dazu gehören:

• Monokristalline Solarzellen: Sie haben einen hohen Wirkungsgrad und bestehen aus einem einzigen, sehr reinen Siliziumkristall. Sie sind durch ihre einheitliche dunkle Färbung und die abgerundeten Kanten leicht erkennbar.
• Polikristalline Solarzellen: Sie bestehen aus mehreren Siliziumkristallen und haben einen etwas geringeren Wirkungsgrad als monokristalline Zellen. Sie sind durch eine flächige, meist bläuliche Färbung zu erkennen.
• Dünnschichtzellen: Sie werden aus unterschiedlichen Materialien wie Cadmiumtellurid oder Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid hergestellt und haben den geringsten Wirkungsgrad. Ihr Vorteil sind niedrigere Herstellungskosten und eine gute Leistung auch bei geringerer Lichtintensität. Sie sind meist schwarz und haben keine sichtbare Zellstruktur.

Anwendung und Nutzung von Photovoltaikzellen

Photovoltaikzellen finden Anwendung in Photovoltaikanlagen zur Energiegewinnung. Je nach Größe und Leistung der Anlage können diese Solarzellen genug Energie produzieren, um ein einzelnes Haus, ein Gebäude, oder sogar eine ganze Stadt mit Strom zu versorgen. Bei ausreichender Sonneneinstrahlung können sie sowohl Wechselstrom für den direkten Gebrauch als auch Gleichstrom für die Speicherung in Batterien liefern. Sie spielen eine wesentliche Rolle bei der Nutzung erneuerbarer Energien, der Verringerung der Kohlenstoffemissionen und der Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen.