Solarmodule erklärt - Wie Solarmodule funktionieren

Summary

In diesem Video wird erklärt, wie eine Solarzelle funktioniert. Es wird gezeigt, wie Siliziumatome in der Valenzschale miteinander Elektronen teilen, um eine stabile Struktur zu schaffen. Durch das Hinzufügen von Phosphor und Bor entstehen die negativen und positiven Schichten (PN-Übergang), die für die Bildung des elektrischen Feldes verantwortlich sind. Wenn Licht auf die Solarzelle trifft, werden Elektronen freigesetzt, die durch den Draht fließen und einen elektrischen Strom erzeugen. Dieser Prozess erklärt, wie Solarzellen durch die Wechselwirkung von Licht und Halbleitermaterialien Strom erzeugen.

Takeaways

• 😀 Siliziumatome sind am stabilsten, wenn sie acht Elektronen in ihrer äußersten Schale haben, aber sie haben nur vier und teilen diese mit benachbarten Atomen.
• 😀 Um stabile Elektronenkonfigurationen zu erreichen, teilen Siliziumatome Elektronen mit ihren Nachbarn.
• 😀 Phosphor hat fünf Elektronen in der äußersten Schale und wird hinzugefügt, um zusätzliche Elektronen für die n-Schicht bereitzustellen.
• 😀 Bor hat nur drei Elektronen in der äußersten Schale und erzeugt sogenannte 'Löcher', die für die p-Schicht notwendig sind.
• 😀 Durch das Hinzufügen von Phosphor und Bor entsteht ein PN-Übergang, bei dem die n-Schicht negativ und die p-Schicht positiv geladen ist.
• 😀 Der PN-Übergang erzeugt eine Sperrschicht, in der keine freien Elektronen oder Löcher existieren können.
• 😀 Ein elektrisches Feld entsteht in der Sperrschicht, das verhindert, dass sich weitere Elektronen oder Löcher hinüber bewegen.
• 😀 Wenn Licht auf die Solarzelle trifft, schlagen Photonen Elektronen aus den Atomen und machen sie beweglich, was zu freien Elektronen und Löchern führt.
• 😀 Das elektrische Feld zieht die freigesetzten Elektronen zur n-Schicht und die Löcher zur p-Schicht, wodurch der Stromfluss angestoßen wird.
• 😀 Der Strom fließt durch einen Draht, der die Elektronen von der n-Schicht zur p-Schicht führt und somit Gleichstrom erzeugt.
• 😀 Das kontinuierliche Strahlen von Licht auf die Solarzelle sorgt für die fortlaufende Erzeugung von Elektronen, die durch den Draht fließen und Strom erzeugen.

Q & A

Was ist die wichtigste Eigenschaft der Valenzschale von Siliziumatomen?

Die wichtigste Eigenschaft der Valenzschale von Siliziumatomen ist, dass sie vier Elektronen enthält, was es ihnen ermöglicht, sich mit anderen Atomen zu verbinden, um stabile Strukturen zu bilden.

Warum ist es notwendig, Phosphor in die Solarzelle hinzuzufügen?

Phosphor wird hinzugefügt, weil es fünf Elektronen in der äußersten Schale hat. Vier davon werden geteilt, wodurch ein freies Elektron entsteht, das sich in der N-Schicht bewegen kann und damit die Elektronenkonzentration erhöht.

Welche Rolle spielt Bor in der Solarzelle?

Bor wird in die P-Schicht eingeführt, weil es nur drei Elektronen in der äußeren Schale hat. Dies führt dazu, dass ein Elektronenloch entsteht, das als positive Ladung betrachtet wird, und die Elektronenkonzentration verringert sich.

Was ist ein PN-Übergang und wie wird er gebildet?

Ein PN-Übergang entsteht, wenn eine Schicht von N-Typ-Silizium (mit überschüssigen Elektronen) mit einer Schicht von P-Typ-Silizium (mit Elektronenlöchern) verbunden wird. Dieser Übergang ist der zentrale Bereich, der den elektrischen Strom in einer Solarzelle erzeugt.

Was ist die Verarmungszone in einer Solarzelle?

Die Verarmungszone ist der Bereich an der Grenze zwischen der P- und N-Schicht, in dem keine freien Elektronen oder Löcher existieren. Sie entsteht durch die Bewegung von Elektronen und Löchern und bildet ein elektrisches Feld.

Wie beeinflusst das elektrische Feld die Elektronen in der Solarzelle?

Das elektrische Feld in der Verarmungszone zieht freie Elektronen zur N-Schicht und Löcher zur P-Schicht. Dies verhindert die Bewegung von weiteren Elektronen und Löchern und hilft, die Trennung von Ladungen aufrechtzuerhalten.

Was passiert, wenn Licht auf die Solarzelle trifft?

Wenn Licht auf die Solarzelle trifft, dringen die Photonen in die Schichten ein und können Elektronen aus den Atomen herausschlagen. Dies führt dazu, dass die Elektronen frei werden und durch das elektrische Feld bewegt werden.

Wie werden die freigesetzten Elektronen durch die Solarzelle bewegt?

Die freigesetzten Elektronen werden durch das elektrische Feld an den PN-Übergang gezogen, wo sie von der P-Schicht zur N-Schicht gelangen. Dabei entstehen Löcher, die sich ebenfalls durch die P-Schicht bewegen.

Was bewirken die Bewegungen der Elektronen und Löcher in der Solarzelle?

Die Bewegung der Elektronen und Löcher führt zu einer Ansammlung von positiver und negativer Ladung an den Anschlüssen der Solarzelle, wodurch eine Spannung entsteht, die die Grundlage für den elektrischen Strom bildet.

Wie entsteht der erzeugte Strom in einer Solarzelle?

Der erzeugte Strom entsteht, indem die freien Elektronen durch den externen Draht fließen und zur gegenüberliegenden Seite der Solarzelle gelangen, wo sie sich wieder mit Löchern verbinden. Dieser Elektronenfluss erzeugt einen konstanten Strom.