Experiment 3 - Die Grenzschicht der Solarzelle

Um den photovoltaischen Effekt zu verstehen, musst du dir den Aufbau der Solarzelle genauer anschauen. Dabei beschränkst du dich auf Solarzellen aus Silizium. Der überwiegende Teil der kommerziellen Solarzellen wird aus Silizium hergestellt...

Die Solarzelle besteht aus einer sehr dünnen Schicht n-dotierten Siliziums (ca. 1 μm) auf einer dickeren Schicht p-dotierten Siliziums (ca. 0,5 mm).

In der Grenzschicht zwischen der p- und der n-Schicht wandern (diffundieren) die freien Elektronen und Löcher. Dabei bilden sich Elektron-Loch-Paare.

Illustration Diffusion der freien Ladungsträger Elektronen (blau) und Löcher (rot) in der Grenzschicht. (Vergrößern)

Dies hat einige wichtige Konsequenzen...

• In der Grenzschicht gibt es nur noch sehr wenige freie Ladungsträger. Man spricht von einer an Ladungsträgern verarmten Schicht.
• Die n-Schicht ist positive geladen (positive Raumladung) und
• Die p-Schicht ist negativ geladen (negative Raumladung).

Illustration Bildung Elektron-Loch Paare in der Grenzschicht. (Vergrößern)

Die Raumladung ist für die Solarzelle sehr wichtig, da sie den "Antrieb" des photovoltaischen Effekts und damit der Solarzelle bildet...