Publikation: Oberflächenpassivierung von kristallinen Silizium-Solarzellen
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Fällt Licht mit ausreichend großer Photonenenergie auf einen Halbleiter, kann ein Photon ein Elektron aus dem Atomverband herauslösen. Dieses kann sich frei im Halbleiter bewegen. Im Bandschema wird ein Elektron im Leitungs- und ein Loch im Valenzband, ein Elektron-Loch-Paar, erzeugt. Das Elektron im Leitungsband sowie das Loch im Valenzband sind frei bewegliche Ladungsträger. Legt man an diesen Halbleiter eine externe Spannung an, kann ein Strom fließen. Zum Betrieb einer Solarzelle, d. h. zur Umwandlung der einfallenden Strahlungs- in elektrische Energie ist jedoch eine interne Trennung der Ladungsträger nötig, um eine Spannung an der Solarzelle zu erzeugen und damit einen externen Stromfluß zu ermöglichen. Bei der Silizium-Solarzelle geschieht diese Ladungstrennung in der Regel durch das elektrische Feld eines pn-Übergangs. Werden ein p- und ein n-dotierter Halbleiter in Kontakt miteinander gebracht, diffundieren die jeweiligen Majoritätsladungsträger aufgrund des Konzentrationsgefälles in den entgegengesetzt dotierten Halbleiter. Diese Ladungsdichteverteilung erzeugt nach der Poisson-Gleichung ein elektrisches Feld, das die Diffusion bei der unbeleuchteten Solarzelle gerade ausgleicht. Dieses elektrische Feld, oder genauer gesagt die unterschiedlichen Quasiferminiveaus zu beiden Seiten des pn-Übergangs, sorgen für eine räumliche Trennung der Elektron-Loch-Paare bei Beleuchtung der Solarzelle. In Abb. E.1 ist der Verlauf der Bänder in einer beleuchteten Silizium-Solarzelle gezeigt. Auf beiden Seiten erzeugt das einfallende Licht (hn) Elektron-Loch-Paare. Die jeweiligen Minoritätsträger, Elektronen (negativ) auf der p-dotierten und Löcher (positiv) auf der n-dotierten Seite, werden bei Durchlaufen des pn-Übergangs zur entgegengesetzt dotierten Seite transportiert und bilden dort Majoritätsträger. Durch den Elektronenüberschuß auf der n-Seite und den Löcherüberschuß auf der p-Seite entsteht eine an der Solarzelle anliegende elektrische Spannu
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ISO 690
BITNAR, Bernd, 1998. Oberflächenpassivierung von kristallinen Silizium-Solarzellen [Dissertation]. Konstanz: University of KonstanzBibTex
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