Unterseite des Projekts Solarkommune Viernau | EE-/Solarglossar von viernau.de, Website der Gemeinde Viernau in Südthüringen
Elektrisches Bauelement, das kurzwellige Strahlungsenergie, in der Regel Sonnenlicht, direkt in elektrische Energie wandelt. Eine S. ist eine spezielle Halbleiterdiode.
Die Besonderheit von Halbleitern ist, daß sie durch zugeführte Energie (elektromagnetische Strahlung) freie Ladungsträger erzeugen (Photoeffekt). Um aus diesen Ladungen einen elektrischen Strom zu erzeugen, ist ein internes elektrisches Feld nötig, um die erzeugten Ladungsträger in unterschiedliche Richtungen zu lenken. Dieses interne elektrische Feld wird durch einen pn-Übergang erzeugt. Da Licht in Materialien gewöhnlich exponentiell schwächer wird, muß dieser Übergang möglichst nahe an der Oberfläche liegen, und die Übergangszone mit dem elektrischen Feld sollte möglichst weit in das Material hineinreichen. Diese Übergangszone (Raumladungszone) wird durch gezielte Dotierung des Materials eingestellt. Um das gewünschte Profil zu erzeugen, wird gewöhnlich eine dünne Oberflächenschicht stark n-dotiert, die dicke Schicht darunter schwach p-dotiert. Das hat eine weitreichende Raumladungszone zur Folge. Wenn in dieser Übergangszone nun Photonen einfallen, werden freie Ladungsträger erzeugt und sofort in die p- bzw. n-Schicht hinein abgelenkt. Ein Teil der Ladungsträger rekombiniert auf dieser Strecke und geht in Wärme verloren, der Rest ist nutzbarer Gleichstrom.
Die Struktur von Solarzellen wird dahingehend optimiert, daß möglichst viel Licht eingefangen wird und damit in der Raumladungszone möglichst viele freie Ladungsträger erzeugt werden. Dazu muß die Deckelektrode transparent sein, die Kontakte zu dieser Schicht müssen möglichst schmal sein, auf der Oberseite wird eine Antireflexionsschicht (zur Verringerung des Reflexionsgrades) aufgetragen. Die Antireflexionsschicht sorgt für die typisch bläuliche bis schwarze Farbe von Solarzellen. Unbeschichtete Solarzellen haben dagegen ein silbrig-graues Erscheinungsbild. Manchmal wird die Vorderseite strukturiert oder aufgeraut. Wegen dieses Vorteils wurden ursprünglich Wafer mit Fehlern beim Schleifprozeß o. a. als Ausgangsmaterial für Solarzellen verkauft. Schwarzes Silizium hat eine aufgeraute, nadelförmige Oberfläche, die sehr geringe Reflexionen aufweist.