Solarzellen

[nobody]

Wie funktionieren Solarzellen? Und warum geht Neonlicht nicht?

[nobody]

Hab mir erlaubt, Deine Frage hier in das Physik-Forum zu verschieben.

Wenn Du von Solarzellen sprichst meinst Du wahrscheinlich solche, die Silicium enthalten, oder?!
Grundprinzip: Lichtelektrischer Effekt (Photoeffekt). Aus bestimmten Materialien können durch Lichtquanten Ladungsträger herausgelöst werden. In Si-Solarzellen kann man durch geschickte Kombination verschiedener Materialien (dotierte Halbleiter) diesen Effekt zur Erzeugung eines gerichteten Flußes von Ladungsträgern (el. Strom) nutzen.
Für den Photoeffekt gibt es obere Grenzwellenlängen bzw. untere Grenzfrequenzen. Längerwellige (niedrigerfrequente) Strahlung ist nicht in der Lage, Elektronen aus dem Material "herauszuschlagen".

Meine Taschenrechner von Texas Instruments gehen auch im Licht einer Leuchstoffröhre! (Nein, sie sind nicht batteriebetrieben! ;) )

[nobody]

Das mit dem Photoeffekt ist nicht ganz richtig. Solarzellen sind im Prinzip Dioden, also 2 verschieden dotierte Halbleiter. An der Grenzfläche der verschiedenen Dotierungen kommt es zur Ausbildung eines elektrischen Feldes (ähnlich Kondensator). Der sogenannte Absorber (eine der Halbleiterschichten) besitzt eine Bandlücke in der Größenordnung der Photonenenergie ist. Dringt nun ein Photon in den Halbleiter, wird es von ihm absorbiert, also ein Elektron in ein höheres Energieniveau angeregt (Übergang vom Valenz- zum Leitungsband => kein Photoeffekt). Die dadurch entstehenden Elektron-Loch-Paare werden an der Grenzfläche aufgrund des elektrischen Feldes getrennt. Kontaktiert man nun die beiden Halbleiter so läßt sich nun der sogenannte Photostrom messen. Einfach wenn auch nicht ganz physikalisch gesagt, "wird das einfallende Photon in eine elektrische Ladung umgewandelt, die als Photostrom meßbar ist".

[nobody]

Wichtig ist doch einfach, dass die eine Scheibe zuviel und die Andere zuwenig Elektronen hat. Mit Hilfe des Lichts fliesst dan der Strom.

Nightflyer

[nobody]

@Nightflyer
Super deine Erklärung zur Funktionsweise einer Solarzelle. Damit sollte obige Frage wohl ausreichend erklärt sein.

[nobody]

Danke für die Antworten.
Aber ich bräuchte ne Antwort damit sie ein 10-jähriger versteht. Leider weiß ich nicht um welche Art von Solarzellen es sich handelt, aber sie sind von einem "FISCHER-TECHNIK" Baukasten und funktionieren nicht mit Neon licht!

[nobody]

Tageslicht hat Wellenlängen in allen Frequenzen. Neonlicht nur ein kleiner Bereich oder sogar nur eine Wellenlänge. ( Effekt bei anregen der Neonatome). Um jetzt den Stromfluss in Gang zu setzen wird wahrscheilich eine bestimmte Frequenz benötigt, welche im Neonemmisionslicht nicht enthalten ist. So meine Theorie...

Nightflyer

[nobody]

Genauso ist es. Solarzellen sind sozusagen Farbempfindlich und können Licht nur bis zu einer bestimmten Frequenz (hängt vom Material ab) in Strom umwandeln. Außerdem ist der Strom anhängig von der Lichtintensität (Photon -> Ladung)

[nobody]

Das Licht aus der Leuchtstoffröhre ist weißes Licht und enthält deshalb alle Frequenzen des sichtbaren Lichtes, nicht nur einen kleinen Bereich. Allerdings liegt dort (im Gegensatz zum Tageslicht) der Schwerpunkt im Bereich höherer Frequenzen (blau).

Ich verstehe deshalb nicht, warum das mit Neonlicht nicht funktionieren soll, denn je energiereicher (höherfrequentig) das Licht, desto besser funktioniert der Photoeffekt.

Vermutlicht liegt es an der Intensität, denn die Stromstärke ist abhängig von der Intensität, nicht von der Frequenz, weil ein Licht-Photon (egal ob energiereich oder weniger energiereicht) immer nur mit einem Elektron stoßen kann.

<FONT COLOR="#ffffff" SIZE="1" FACE="Verdana, Arial, Geneva, Helvetica">[Dieser Beitrag wurde von Dirk am 21.11.2000 editiert.]</font>

[nobody]

Das Prinzip einer Solarzelle ist nicht der Photoeffekt, sondern lediglich eine Anregung des Valenzelektrons in das Leitungsband. Es werden also keine Elektronen aus dem Festkörper "gestoßen", wie es beim Photoeffekt der Fall ist.

[nobody]

Einige Grundlagen zum Photoeffekt (PE):

Man unterscheidet zwischen äußerem Photoeffekt und innerem Photoeffekt. Bei beiden Effekten wird die Energie von Lichtquanten auf Elektronen übertragen. Während beim äußeren PE Elektronen aus der Oberfläche eines Festkörpers "herausgeschlagen" werden, verbleiben sie beim inneren PE im Material, ändern jedoch ihre energetische Anbindung.

Der innere Photoeffekt ist das der Funktionsweise der (Silicium-)Solarzelle zu Grunde liegende Prinzip.

<FONT COLOR="#ffffff" SIZE="1" FACE="Verdana, Arial, Geneva, Helvetica">[Dieser Beitrag wurde von Moritz am 24.11.2000 editiert.]</font>

[nobody]

OK, das mit dem inneren Photoeffekt stimmt. Dein erstes Statement hörte sich mit dem "herausschlagen" allerdings stark nach dem äußeren an. Da viele Leute mit den Photoeffekt immer nur den äußeren verbinden, wollte ich den Unterschied herausstellen. Hab dich da wohl mißverstanden.

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dytho