Absorption

Lexikon der Photovoltaik-Begriffe

Absorption (von lat. “absorbere”: “abziehen”, “absaugen”) betrifft in der Photovoltaik die Lichtwellen, die von der Solarzelle aufgenommen, eben absorbiert werden, indem sie die Elektronen im Silizium (oder vergleichbarem Halbleitermaterial) anregen.

Interessant für die Anwendung in der Solarstromtechnik wird die Absorption unter folgenden Gesichtspunkten:

• Beim inneren photoelektrischen Effekt wird die absorbierte Energie des Lichtquants genutzt, um die Elektronen auf ein höheres Energieniveau zu heben und damit den Stromfluss anzuregen.
• In der Regel dringt die Solareinstrahlung höchstens wenige Mikrometer tief in den Halbleiter der Solarzelle ein, bevor sie absorbiert wird und ihre Wirkung entfaltet. Dies ermöglicht die Dünnschichttechnologie, der es mit weniger Material- und Herstellungsaufwand mit mikrometerdünnen Materialfilmen gelingt, die Solareinstrahlung zu absorbieren und – wenn auch mit etwas geringeren Wirkungsgraden als die Dickschicht-Technologie – die Energie des Lichts in Strom umzuwandeln.
• Verschiedene Materialien absorbieren jeweils unterschiedliche Lichtspektren – sie sind, werden sie dünn genug aufgelegt und abhängig vom Absorptionskoeffizienten des jeweiligen Materials, teiltransparent; ihre Absorption ist also selektiv. Das macht in der Dünnschichttechnologie die Fertigung von Mehrfachzellen möglich – zum Beispiel die Tandemzelle, in der mehrere Schichten von Material in dünnen Schichten übereinander zu einem monolithischen Block aufgedampft werden. Die Bottomzelle (in der unteren Schicht) profitiert davon, dass die Topzelle (in der oberen Schicht) genügend Licht des Wellenspektrums hindurchlässt, das in der Bottomzelle absorbiert werden kann. Der Wirkungsgrad von Mehrfachzellen (im Laborversuch – d.h., eine wirtschaftliche industrielle Fertigung ist noch nicht in Sicht) konnte bis auf 42% gesteigert werden. Besonders für Spezialanwendungen, z.B. in der Weltraumforschung, ist dies vielversprechend.

  

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