In dieser Arbeit werden die allgemeinen physikalischen Grundlagen, der Aufbau und die Funktionsweise von Solarzellen erläutert. Anschließend werden die wichtigsten Parameter wie die Leerlaufspannung (VOC), Kurzschlussphotostrom (ISC), Kurzschlussstromdichte (JSC) der Füllfaktor (FF), die Quantenausbeute (QE) und Energieumwandlungseffizienz (η) erklärt, die die Qualität von Photovoltaik-Anlagen maßgeblich bestimmen.
Der Hauptteil beschäftigt sich mit einer vergleichenden Betrachtung der bisher wichtigsten anorganischen-, organischen- und Hybridsolarzelltypen. Dabei wird ihr bisher maximal erreichter Wirkungsgrad, der Handelsstand, der Aufbau, die Funktionsweise und Die Herstellungsmethoden dargestellt. Besonders detailliert wird auf die Hybrid-Perowskit-Solarzellen eingegangen, da diese wegen ihres Rekordwirkungsgrades von 22,1% und die relativ kostengünstige Herstellung unter den Dünnschicht-Solarzellen aktuell als ein Durchbruch in der Photovoltaik-Technologie angesehen werden. Die gewonnenen Erkenntnisse aus dieser Arbeit werden unter Berücksichtigung der aus der Literatur bekannten Techniken und Morphologien dazu verwendet, neue Vorschläge und Lösungsansätze für die Optimierung der licht-aktiven Schicht von Solarzellen zu diskutieren.
Inhaltsverzeichnis
- Grundlagen
- Die Parameter von Solarzellen
- Solarzellentypen
- Anorganische Dickschichtsolarzellen
- c-Si-Solarzellen
- Heterosolarzelle (c-Si und a-Si)
- CdTe, GaAs, CIGS, Multi-junction-Konzentrator Solarzellen
- CZTS(Se), (Cu2ZnSnS(Se)4)
- Organische Solarzellen
- Polymersolarzellen
- Solarzellen basieren auf kleine Moleküle
- Hybridsolarzellen
- Farbstoffsensibilisierte Solarzelle (DSSC), Grätzelzelle
- Quantum dot Solarzellen
- Perowskit-Solarzelle
- Zusammenfassung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit befasst sich mit der vergleichenden Betrachtung von Dünnschicht-Solarzellen und hat zum Ziel, die Funktionsweise, die verschiedenen Typen und die Vorteile dieser Technologie zu beleuchten.
- Entwicklung der Solarenergie
- Grundlagen des inneren photoelektrischen Effekts
- Der p-n-Übergang und seine Bedeutung für Solarzellen
- Verluste an Sonnenenergie und deren Einfluss auf die Effizienz von Solarzellen
- Dünnschicht-Solarzellen als Zukunftsalternative
Zusammenfassung der Kapitel
- Kapitel 2: Dieses Kapitel bietet eine historische Übersicht über die Entwicklung von Solarzellen, angefangen von der Entdeckung des photovoltaischen Effekts bis hin zur Einführung der Dünnschicht-Solarzelle. Es werden wichtige Meilensteine und deren Bedeutung für die Technologieentwicklung hervorgehoben.
- Kapitel 3: In diesem Kapitel wird die Entwicklung der Solarenergie im Kontext des Gesamtstromverbrauchs in Deutschland dargestellt und die Bedeutung des steigenden Anteils der Photovoltaik beleuchtet.
- Kapitel 4: Dieses Kapitel erklärt den inneren photoelektrischen Effekt und die Bedingungen, die für die direkte Umwandlung von Strahlung in elektrische Energie notwendig sind. Es werden die Funktionsweise von Halbleitern und die Rolle des p-n-Übergangs für die Ladungstrennung erläutert.
- Kapitel 5: Dieses Kapitel beschreibt den p-n-Übergang im Detail und erläutert, wie durch Dotierung die Leitfähigkeit von Halbleitern erhöht werden kann. Es wird die Bedeutung des Raumladungsbereichs und der eingebauten Spannung für die Ladungstrennung und den Stromfluss in der Solarzelle erklärt.
- Kapitel 6: Dieses Kapitel befasst sich mit den Verlusten an Sonnenenergie, die bei der Umwandlung von Licht in Strom auftreten. Es werden verschiedene Verlustmechanismen wie Reflexion, Nicht-Absorption und Rekombination von Ladungsträgern erläutert. Es wird der Einfluss des Füllfaktors auf die Effizienz der Solarzelle hervorgehoben.
Schlüsselwörter
Dünnschicht-Solarzellen, Photovoltaik, Solarzellen-Technologie, innere photoelektrischer Effekt, p-n-Übergang, Ladungsträger, Rekombination, Füllfaktor, Zukunftsalternative, Energieversorgung.
- Arbeit zitieren
- Sadik Mejid (Autor:in), 2016, Wie kann man die licht-aktive Schicht von Solarzellen optimieren? Vergleichende Betrachtung von anorganischen-, organischen- und Hybridsolarzelltypen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/475211
