Koblmiller, Kornhuber - JKU

Protokoll zur Station 10 Solarzelle
Leerlauf und Kurzschluß
Bei Leerlauf (und Lichteinfall) ist die Spannung am größten, da die getrennten Ladungen
nicht außen abfließen können (Rohm ≈ ∞). Durch die Raumladungszone läßt sich die
Grenzschicht (der Ladungswall) nur anfangs leicht abbauen; ab einer bestimmten
Lichtintensität ändert sich die Spannung praktisch nicht mehr (li.o.). Bei Kurzschluß der
Zelle (Rohm ≈ 0) können getrennte Ladungsträger sofort über den Stromkreis abfließen
und es baut sich nach außen keine Spannung auf. Der Kurzschlußstrom ist weiters mit
der Lichtintensität proportional. Aus diesen zwei Extrembedingungen kann man bereits
vermuten, daß es einen optimalen Betriebswiderstand für jede Zelle und jede
Lichtintensität gibt.
energiearme Photonen:
Verluste
Für den Photoeffekt müssen die Photonen eine unbedingt notwendige Mindestenergie
besitzen, die sie dann auf ein Elektron übertragen können. Diese Aktivierungsenergie
hängt vom Material ab. Ist die Energie eines Photons zu gering, kann sie nicht für den
Spannungsaufbau genützt werden. Ca. 23% der Strahlungsenergie gehen so verloren.
energiereiche Photonen:
Die überschüssige Energie eines Photons kann kein zusätzliches Elektron auslösen und
wird über die kinetische Energie des befreiten Elektrons schließlich in Wärme
umgewandelt. Der Energieverlust beträgt fast 33%.
Spannungsaufbau:
Hier entstehen Verluste vor allem durch Korngrenzen, weil diese oft mit unerwünschten
Fremdatomen wie Cu, Ni,... verunreinigt und dadurch elektrisch aktiv sind. Auch
Gitterversetzungen und kleinste Mengen von Minoritätsträgern (Fremdatome auf der
falschen Diodenseite) tragen zu den Verlusten bei. Die unerwünschten Rekombinationen
bewirken eine sehr kurze ‘Lebensdauer’ der freien Ladungsträger (einige µ-Sekunden)
und somit eine kleinere ∅-Diffusionslänge (ca. 200 µm). Dies bedeutet einen Verlust von
etwa 17% (Spannungsfaktor).
Leistungsentnahme, Reflexionen:
Weitere Verluste entstehen bei der Leistungsentnahme (Füllfaktor) und durch uner-
Erstellungsdatum: 2.11.2001 Seite 7