Solarzellen sind hinsichtlich der Energiegewinnung der neueste Schrei, hauptsächlich weil es sich um eine erneuerbare Energieform handelt, bei der keine wertvollen Rohstoffe verschwendet werden. Das Sonnenlicht wird uns noch lange anhalten und durch die stetige Weiterentwicklung von Solarzellenplatten wird immer mehr Energie auf natürliche Weise gewonnen. Doch wie funktionieren Solarzellenplatten eigentlich?

Eine Solarzelle funktioniert stets auf dem „photovoltaischen Effekt“. Dabei handelt es sich um eine Entdeckung, die im Jahre 1839 von dem Franzosen Alexandre-Edmond Becquerel gemacht wurde. Dieser war seinerseits ein angesehener Physiker, der durch seine Entdeckung weltweit berühmt geworden ist. Er kam eigentlich durch Zufall zu seinem Erfolg:

Herr Becquerel machte zahlreiche Tests und Untersuchungen und stellte eines Tages fest, dass es Materialien gibt, die so beschaffen sind, dass diese durch Kontakt mit dem Sonnenlicht elektrischen Strom erzeugen können. Das Sonnenlicht ist im Prinzip nichts weiteres als eine Menge von Energiepaketen. Diese Pakete nennt man im Fachjargon Photonen. Wenn solche Photonen auf ein sogenanntes Halbleitermaterial treffen, so tritt eine Reaktion ein, bei der ein (relativ kleiner) Teil der Photonen von diesem Material absorbiert werden. Dies erklärt auch, warum Solarzellenplatten nicht ganz so effizient wie andere Energiequellen sind.

Die Solarzellen bestehen aus Atomen. Durch die Absorption der Photonen wird die Energie auf die Atome übertragen, die sich auf Solarzelle befinden. Dies wiederum hat zur Folge, dass das Elektron aus seiner ursprünglichen Position heraus kommt und ein Loch zurück lässt. Es wirkt nun so lange auf ein Elektron ein, bis dieses aufgibt und sich aus der ursprünglichen Bindung löst. Es verlässt seinen Platz und füllt das vorher entstandene Loch wieder. Dadurch, dass dieses Elektron seinen ursprünglichen Platz verlassen hat, entsteht nun aber wieder ein Loch. Dieser Vorgang wiederholt sich dann mehrere Male (um genauer zu sein mehrere Milliarden male in Millisekunden) und somit kann ein kleiner elektrischer Strom entstehen.

Die Funktionsweise von Solarzellenplatten beruht also prinzipiell aus der Verschiebung von Ladungen. Leider verhält es sich in der Realität so, dass diese Energiemenge, die in einer einzigen Solarzelle hergestellt wird, nicht wirklich groß ist. Diesem Problem wird aber entgegengewirkt, indem man nicht nur eine einzige Zelle aufstellt, sondern gleich mehrere Solarzellen in einer Gruppe arbeiten lässt. Das Problem ist, dass nur ein bestimmter (und relativ kleiner) Teil der Sonnenstrahlen dazu verwendet werden kann, um durch Solarzellenplatten in Energie umgewandelt zu werden. Derzeit werden durch solche Platten ca. 15% des eintreffenden Sonnenlichtes erfolgreich in Energie umgesetzt.

Die Forschung macht auf diesem Gebiet aber enorme Fortschritte und somit werden die Zellen immer besser. Obwohl für die modernen Zellen das gleiche Funktionsprinzip gilt, schaffen diese bereits einen Wirkungsgrad von bis zu 30% zu erreichen.Man kann aber damit rechnen, dass sich dieser Wirkungsgrad in naher Zukunft nochmals um ein gutes Stück nach oben bewegen wird.