Solarzelle
Halbleiterbauelement, das Sonnenlicht durch den photoelektrischen Effekt direkt in elektrischen Strom umwandelt.
Auch bekannt als: Photovoltaikzelle, PV-Zelle
Was ist eine Solarzelle?
Eine Solarzelle ist das kleinste Bauelement einer Photovoltaikanlage. Sie besteht aus Halbleitermaterial – meist Silizium – und wandelt Sonnenlicht direkt in elektrischen Gleichstrom um. Dieser Vorgang basiert auf dem photoelektrischen Effekt.
Aufbau und Funktion
Eine kristalline Silizium-Solarzelle besteht aus zwei Schichten:
- n-dotierte Schicht (Überschuss an Elektronen)
- p-dotierte Schicht (Elektronenmangel, sogenannte „Löcher”)
An der Grenzfläche entsteht ein elektrisches Feld (p-n-Übergang). Wenn Photonen auf die Zelle treffen, werden Elektronen freigesetzt und durch das elektrische Feld in eine Richtung getrieben – es fließt Strom.
Zelltypen und Wirkungsgrade
| Zelltyp | Wirkungsgrad (Modul) | Besonderheit |
|---|---|---|
| Monokristallin | 20–23 % | Höchste Effizienz, dunkle Optik |
| Polykristallin | 16–18 % | Günstiger, bläuliche Optik |
| PERC | 21–24 % | Verbesserte Rückseitenpassivierung |
| TOPCon | 22–25 % | Tunneloxid-Passivierung |
| HJT | 22–25 % | Heterojunction-Technologie |
Praxistipp
Eine einzelne Solarzelle liefert etwa 0,5–0,7 Volt. Erst durch die Reihenschaltung vieler Zellen in einem Solarmodul entstehen nutzbare Spannungen. Moderne Module enthalten typischerweise 60 bis 144 Halbzellen.
Verwandte Begriffe
Solarmodul
TechnikZusammenschaltung mehrerer Solarzellen in einem wetterfesten Gehäuse zur Stromerzeugung aus Sonnenlicht.
Photoelektrischer Effekt
TechnikPhysikalischer Effekt, bei dem Lichtphotonen Elektronen aus einem Material herauslösen – Grundlage der Photovoltaik.
Halbleiter
TechnikMaterial mit elektrischer Leitfähigkeit zwischen Leiter und Isolator – Grundmaterial für Solarzellen, meist Silizium.
Monokristallin
TechnikSolarzellentyp aus einkristallinem Silizium mit hohem Wirkungsgrad und charakteristisch dunkler, gleichmäßiger Oberfläche.
Polykristallin
TechnikSolarzellentyp aus multikristallinem Silizium mit bläulicher Optik und etwas geringerem Wirkungsgrad als monokristalline Zellen.
Wirkungsgrad
TechnikVerhältnis von nutzbarer elektrischer Energie zur eingestrahlten Sonnenenergie – gibt die Effizienz einer Solarzelle oder Anlage an.