Diese Präsentation ist eine Einführung in die Thematik der anorganischen Solarzellen.
Es werden sowohl typische Solarzellen vorgestellt, als auch der photovoltaische Effekt präsentiert. Schließlich wird das Bändermodell des Festkörpers erläutert, sowie das Valenz- und Leistungsband erklärt. Außerdem wird auf die Bandstruktur des Natriums und auf Halbleiter eingegangen. Schließlich werden die Vor- und Nachteile von anorganischen Solarzellen gegenübergestellt.
Inhaltsverzeichnis
- Typische Solarzellen
- Der Photovoltaische Effekt
- Bändermodell des Festkörpers
- Valenz- und Leitungsband
- Bandstruktur des Natriums
- Vier mögliche Bandstrukturen von Festkörpern
- Der typische Halbleiter Silizium
- 2D-Struktur des Kristallinen Siliciums
- Dotierte Halbleiter (Störzellenhalbleiter)
- n-Halbleiter
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Der Seminarvortrag "Anorganische Solarzellen" befasst sich mit der Funktionsweise von Solarzellen und den physikalischen Prinzipien, die der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie zugrunde liegen.
- Der Photovoltaische Effekt als Grundlage für die Energieumwandlung
- Die Bandstruktur von Festkörpern und deren Bedeutung für die elektrische Leitfähigkeit
- Die Rolle von Halbleitern in Solarzellen, insbesondere Silizium
- Die Funktionsweise von dotierten Halbleitern und deren Einfluss auf die Ladungsträgerkonzentration
- Die Bedeutung des n-Halbleiters für die Funktionsweise von Solarzellen
Zusammenfassung der Kapitel
- Typische Solarzellen: Dieser Abschnitt definiert den Begriff der Solarzelle und erklärt die Anwendung in der Photovoltaik.
- Der Photovoltaische Effekt: Dieser Abschnitt erläutert die grundlegenden physikalischen Prozesse, die bei der Umwandlung von Licht in elektrische Energie in Solarzellen ablaufen. Diese beinhalten die Absorption von Photonen, die Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren und die Trennung dieser Ladungsträger im elektrischen Feld.
- Bändermodell des Festkörpers: Dieser Abschnitt stellt das Bändermodell vor, das die Energiezustände der Elektronen in einem Festkörper beschreibt und die Entstehung von Valenz- und Leitungsbändern erklärt.
- Valenz- und Leitungsband: Dieser Abschnitt beschreibt die Eigenschaften von Valenz- und Leitungsband und deren Bedeutung für die elektrische Leitfähigkeit von Materialien.
- Bandstruktur des Natriums: Dieser Abschnitt demonstriert die Bandstruktur eines Leiters am Beispiel von Natrium und zeigt die Überlappung von leeren und halbgefüllten Bändern.
- Vier mögliche Bandstrukturen von Festkörpern: Dieser Abschnitt vergleicht die Bandstrukturen von Leitern, Isolatoren und Halbleitern.
- Der typische Halbleiter Silizium: Dieser Abschnitt beleuchtet die chemischen und elektronischen Eigenschaften von Silizium und erklärt, warum es als ein wichtiger Halbleiter in Solarzellen eingesetzt wird.
- 2D-Struktur des Kristallinen Siliciums: Dieser Abschnitt zeigt die zweidimensionale Struktur des kristallinen Siliciums und erläutert die Entstehung von kovalenten Bindungen zwischen den Siliziumatomen.
- Dotierte Halbleiter (Störzellenhalbleiter): Dieser Abschnitt erklärt die Dotierung von Halbleitern mit Fremdatomen, um die elektrische Leitfähigkeit zu beeinflussen.
- n-Halbleiter: Dieser Abschnitt erläutert die Eigenschaften eines n-Halbleiters, der durch die Dotierung mit Donatoratomen entsteht.
Schlüsselwörter
Der Vortrag konzentriert sich auf die grundlegenden Prinzipien der anorganischen Solarzellen, die die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie ermöglichen. Wichtige Schlüsselbegriffe sind: Photovoltaischer Effekt, Bandstruktur, Halbleiter, Silizium, Dotierung, n-Halbleiter, Elektron-Loch-Paare, Valenzband, Leitungsband.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der photovoltaische Effekt?
Der Effekt beschreibt die direkte Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie durch die Freisetzung von Ladungsträgern in einem Halbleitermaterial.
Welche Rolle spielt Silizium in Solarzellen?
Silizium ist der am häufigsten verwendete Halbleiter, da es durch seine kristalline Struktur und Dotierbarkeit ideale elektronische Eigenschaften für die Ladungstrennung besitzt.
Was erklärt das Bändermodell?
Das Bändermodell beschreibt die erlaubten Energiezustände von Elektronen in Festkörpern und unterscheidet zwischen dem gefüllten Valenzband und dem leeren Leitungsband.
Was versteht man unter Dotierung eines Halbleiters?
Unter Dotierung versteht man das gezielte Einbringen von Fremdatomen in den Halbleiterkristall, um die elektrische Leitfähigkeit durch zusätzliche Ladungsträger (Elektronen oder Löcher) zu erhöhen.
Was kennzeichnet einen n-Halbleiter?
Ein n-Halbleiter entsteht durch Dotierung mit Donatoratomen (z.B. Phosphor), die zusätzliche negative Ladungsträger (Elektronen) zur Verfügung stellen.
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- Sadik Mejid (Author), 2014, Anorganische Solarzellen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/476836
