Witam. Prosiłabym o pomoc w zrobieniu zdań do danego tekstu. Wiem, że trochę tego jest. Proszę o wyrozumiałość.
Wie funktioniert eine Solarzelle?
Solarzellen bestehen aus verschiedenen Halbleitermaterialien. Halbleiter sind Stoffe, die unter
Zufuhr von Licht oder Wärme elektrisch leitfähig werden, während sie bei tiefen
Temperaturen isolierend wirken.
Über 95 % aller auf der Welt produzierten Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial
Silizium (Si). Silizium bietet den Vorteil, dass es als zweithäufigstes Element der Erdrinde in
ausreichenden Mengen vorhanden und die Verarbeitung des Materials umweltverträglich ist.
Zur Herstellung einer Solarzelle wird das Halbleitermaterial "dotiert". Damit ist das definierte
Einbringen von chemischen Elementen gemeint, mit denen man entweder einen positiven
Ladungsträgerüberschuss (p-leitende Halbleiterschicht) oder einen negativen
Ladungsträgerüberschuss (n-leitende Halbleiterschicht) im Halbleitermaterial erzielen kann.
Werden zwei unterschiedlich dotierte Halbleiterschichten gebildet, entsteht an der
Grenzschicht ein sogenannter p/n-Übergang.
An diesem Übergang baut sich ein inneres elektrisches Feld auf, das zu einer
Ladungstrennung der bei Lichteinfall freigesetzten Ladungsträger führt. Über Metallkontakte
kann eine elektrische Spannung abgegriffen werden. Wird der äußere Kreis geschlossen, das
heißt ein elektrischer Verbraucher angeschlossen, fließt ein Gleichstrom.
Prinzipieller Aufbau
Die klassische Silizium-Solarzelle besteht aus einer ca. 0,001 mm dicken n-Schicht, welche in
das ca. 0,6 mm dicke p-leitende Si-Substrat eingebracht wurde. Den Übergang zwischen n-
Schicht und p-Substrat nennt man p/n-Übergang oder einfach Grenzschicht. Bei der
monokristallinen Siliziumsolarzelle wird die n-Schicht durch oberflächennahes Einbringen
(dotieren) von ca. 1019 Phosphor-Atomen / cm³ in das p-leitende Si-Substrat erzeugt. Die n-
Schicht ist so dünn, damit das Sonnenlicht besonders in der Raumladungszone am p/nÜbergang
absorbiert wird. Das p-leitende Si-Substrat muss dick genug sein, um die tiefer
eindringenden Sonnenstrahlen absorbieren zu können und um der Solarzelle mechanische
Stabilität zu geben.
Aufbau der Grenzschicht
Durch Einbringen weniger 5-wertiger Phosphoratome in das 4-wertige Silizium wird dieses ndotiert,
d.h. es ist nach außen elektrisch neutral, aber das zusätzliche Valenzelektron (blau -
gezeichnet) ist relativ frei beweglich. Durch Einbringen weniger 3-wertiger Boratome in das
4-wertige Silizium wird dieses p-dotiert, d.h. es ist nach außen elektrisch neutral, aber das für das 4.Valenzelektron aufgehobene positive Loch (rot - gezeichnet) ist relativ frei beweglich.
An der Grenzschicht zwischen n- und p-Schicht diffundieren die Löcher in die n-Schicht und
die Elektronen in die p-Schicht und es entsteht dadurch eine von freien Ladungsträgern
verarmte Raumladungszone einer bestimmten Breite. Durch diese Verschiebung hat das n-
Gebiet positive, das p-Gebiet negative Raumladung.
A TO SĄ ZADANIA:
AUFGABE 1
Entscheiden Sie, ob die Sätze richtig oder falsch sind. (richtig, falsch)
1. Die Leitfähigkeit von Halbleitern hängt von Licht oder Wärme ab.
2. Die Halbleiter wirken bei hohen und tiefen Temperaturen isolierend.
3. Die Verarbeitung des Halbleitermaterials ist nicht umweltfreundlich.
4. Der sogenannte p/n-Übergang entsteht an der Grenzschicht, wenn
zwei unterschiedlich dotierte Halbleiterschichten gebildet werden.
5. Ein Gleichstrom fließt, wenn der äußere Kreis nicht geschlossen
wird.
6. Die Grenzschicht bedeutet den p/n-Übergang zwischen n-Schicht und
p-Substrat.
7. Die n-Schicht muss dick sein, um das Sonnenlicht in der
Raumladungszone am p/n-Übergang zu absorbieren.
8. An der Grenzschicht zwischen n- und p-Schicht diffundieren die
Löcher und so entsteht eine verarmte Raumladungszone.
AUFGABE 2
Ergänzen Sie die Lücken mit passenden Wörtern.
(bestehen, Element, entweder, erzielen, Grenzschicht, Herstellung, leitfähig, Stoffe)
Solarzellen bestehen aus verschiedenen Halbleitermaterialien. Halbleiter sind
.........................(1), die unter Zufuhr von Licht oder Wärme elektrisch .........................(2)
werden, während sie bei tiefen Temperaturen isolierend wirken.
Über 95 % aller auf der Welt produzierten Solarzellen .........................(3) aus dem
Halbleitermaterial Silizium (Si). Silizium bietet den Vorteil, dass es als zweithäufigstes
.........................(4) der Erdrinde in ausreichenden Mengen vorhanden und die Verarbeitung
des Materials umweltverträglich ist.
Zur .........................(5) einer Solarzelle wird das Halbleitermaterial "dotiert". Damit ist das
definierte Einbringen von chemischen Elementen gemeint, mit denen man .........................(6)
einen positiven Ladungsträgerüberschuss (p-leitende Halbleiterschicht) oder einen negativen
Ladungsträgerüberschuss (n-leitende Halbleiterschicht) im Halbleitermaterial
.........................(7) kann.
Werden zwei unterschiedlich dotierte Halbleiterschichten gebildet, entsteht an der
.........................(8) ein sogenannter p-n-Übergang.
AUFGABE 3
Beantworten Sie die Fragen zum Text.
1. Wann sind Halbleiter elektrisch leitfähig?
2. Woraus bestehen die meisten Solarzellen?
3. Welche Rolle spielt ein inneres elektrisches Feld am p/n-Übergang?
4. Wann fließt ein Gleichstrom?
5. Woraus besteht die klassische Silizium-Solarzelle?
6. Warum kann das Sonnenlicht an der Grenzschicht absorbiert werden?
7. Wie entsteht eine von freien Ladungsträgern verarmte Raumladungszone?