Modul erkunden
Grundstufe
Von der Verbindung zum Stromkreis: Strom und Spannung
Wenn Sonnenlicht die Zelle beleuchtet, erzeugt die kontinuierliche Photonenausbeute einen stetigen Strom von Elektron-Loch-Paaren. Das elektrische Feld des Übergangs trennt diese Ladungen fortlaufend, indem es die Elektronen zur N-Seite und die Löcher zur P-Seite treibt.
Wenn Metallkontakte angebracht und durch einen externen Stromkreis verbunden werden, fließen Elektronen von der N-Seite durch den Stromkreis (versorgen eine Last mit Energie) und kehren zur P-Seite zurück, um dort mit Löchern zu rekombinieren. Dieser Fluss stellt den photovoltaischen Strom dar.
Die von einer einzelnen Siliziumzelle erzeugte Spannung beträgt etwa 0,5–0,6 Volt, bestimmt durch die Bandlückenenergie und die Eigenschaften des Übergangs. Der Strom hängt von der Lichtintensität und der Zellfläche ab: mehr Photonen → mehr Elektron-Loch-Paare → höherer Strom.
Mehrere Zellen werden in Reihe geschaltet (Pluspol der einen an den Minuspol der nächsten), um die Spannungen zu addieren. Ein typisches Modul enthält 60–72 Zellen in Reihe und erzeugt unter Standardbedingungen 30–40 Volt.