Eine Solarzelle produziert mit Hilfe von Sonnenlicht Strom. Es ist die einzige Form der Stromproduktion, die ohne Generator oder Turbine funktioniert. Doch was steckt dahinter?
Ein Solarmodul besteht in der Regel aus 60 bis 80 Solarzellen. Diese sind nur wenige Zehntelmillimeter dick und werden deshalb zum Schutz in robustes Glas gefasst. Es sind zudem die einzigen «Kraftwerke», die ohne Generator oder Turbine Strom produzieren.
Die Schichten der Solarzelle
Eine Solarzelle besteht aus zwei Schichten: einer n-Schicht und einer p-Schicht. In der Mitte entsteht eine sogenannte Grenzschicht. Die obere Schicht enthält neben dem Trägermaterial Silizium zusätzlich Phosphor, die Unterschicht enthält zusätzlich Bor. Dabei hat Phosphor in der äussersten Leiterbahn ein Elektron zu viel. Bor hingegen hat ein Elektron zu wenig, vereinfacht gesagt: ein Loch.
Der Weg der Elektronen
Diese Löcher können nicht durch die Grenzschicht gelangen. Deshalb bewegen sich die freien Elektronen entlang dieser Grenzschicht und werden oben von den Leiterbahnen abgenommen. Nun werden die Elektronen entweder ins Netz eingespeist oder sie treiben ein Gerät an. Anschliessend hängen sich die Elektronen am Rückseitenkontakt wieder an und füllen somit die Löcher wieder.
Ein Kreislauf entsteht
Das wäre schnell ausgeglichen, deshalb braucht es das Sonnenlicht. Wie spätestens seit Einstein bekannt ist, besteht Sonnenlicht einerseits aus Wellen und anderseits aus Materie – aus Photonen. Wenn die Sonnenstrahlen auf die Solarzelle treffen, lösen sich wieder Elektronen aus der p-Schicht, die sich wiederum entlang der Leiterbahnen bewegen und so einen richtigen Kreislauf erzeugen. Dieser funktioniert, solange die Sonne scheint oder bis es Nacht wird.
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