Solarzelle Strahlungsaufnahme

Wissenschaft Physik
#1

Guten Tag an alle Spezialisten.
Ich möchte Euch bitten (falls möglich) mir eine Erklärung auf folgendem Thema zu geben.
Sei geraumer zeit versuche ich herauszubekommen auf welche Wellenlänge Solarzellen reagieren. Ich habe viel recherchiert, auch in diesem Forum. Die Aussagen und Erklärungen sind aber zwiespältig.

Folgende Erklärung habe ich in diesem Link
http://www.stromonlinepreisvergleich.de/sind-warmeel…
Zitat: „ Die Halbleiterkristalle werden durch ultraviolette Strahlung angeregt, es entstehen positive und negative Ladungszonen. Genutzt wird grundsätzlich ultraviolette Strahlung zur Stromerzeugung“.

In diesem Forum habe ich folgende Erklärung gefunden.
/t/photovoltaik-kollektoren-stromerzeugung/6127532
Zitat:
Derzeit gängige Typen im Endanwenderbereich (kristallines Silizium) nutzen fast nur dass sichtbare Licht und einen kleinen Teil (ich würde mal um oder unter 10% schätzen) im nahen Infrarot aus. UV-Strahlung spielt dort keine Rolle, die Zellen sind meist gegen UV-Strahlung sogar geschützt.

Bei der einen Aussage werden vorwiegend Ultraviolette Strahlung genutzt, bei der anderen Aussage werden die Solarzellen sogar vor Ultraviolette Strahlung geschützt.

Ich vermute dass bei bewölktem Himmel eher die UV Strahlung von großem Nutzen ist.

Meine Frage: Welche UV Wellenlänge nutzt eine Solarzelle aus der Bandbreite
UV 10 nm – 380 nm am effektivsten, bez. welche Solarzellen arbeiten im UV bereich am ertragreichsten.
Nutzt eine Solarzelle auch die Wellenlänge ab 380 nm,
wenn ja „in Prozenten ausgedrückt“, wie viele UV Strahlen und wie viel sichtbares licht benötigt eine Solarzelle für einen Höchstmöglichen Wirkungsgrad.

Für eine Antwort wäre ich Euch sehr dankbar
Liebe Grüße
Achille

#2

Hallo Achille.

Der zweite Absatz ist richtig. UV trägt praktisch NICHT zur Energieerzeugung bei. Die entsprechende Messvorschrift für AM 1,5G nimmt folgende Beiträge an:

400-500 nm 18,4%
500-600 nm 19,9%
600-700 nm 18,4%
700-800 nm 14,9%
800-900 nm 12,5%
900-1100nm 15,9%

Dies bezieht sich zwar auf die Bestrahlungsstärke, zeigt aber, dass

#3

Hallo Hevo,
vielen Dank für die schnelle Antwort, ich habe lange nach diesen Werten gesucht.
Laut der Tabelle stellt die Wellenlänge 50-600 nm
den besten Wirkungsgrad dar. Was mich etwas irritiert ist, dass ich schon oft die Aussage gelesen habe „Solarzellen bräuchten vorwiegend UV Strahlen.
Kann es vielleicht sein dass es bestimmte Solarzellen gibt,
speziell für den UV Bereich, oder ist es physikalisch gesehen unmöglich.

Vielen Dank
Gruß
Achille

#4

Hallo,

Kann es vielleicht sein dass es bestimmte Solarzellen gibt,
speziell für den UV Bereich, oder ist es physikalisch gesehen
unmöglich.

ich sehe keinen Grund, warum es physikalisch nicht möglich sein sollte. Man kann heute gezielt Halbleiter mit den gewünschten Eigenschaften herstellen.
Es gibt auch Solarzellen, wo 2 Schichten hintereinander liegen, wobei jede in einem anderen Wellenlängenbereich absorbiert. Das erhöht den Wirkungsgrad. Sicher macht man das nicht bei den Zellen, die massenweise auf den Hausdächern sind. Aber möglich ist vieles.

Gruß
Olaf

#5

Hallo,

fast alle heute im Einsatz befindlichen Solarzellen nutzen das UV-Licht nicht und sind sogar davor geschützt, da die UV-Strahlung aufgrund ihrer Aggressivität die Zellen schädigen würde.

Prinzipiell kann man natürlich auch Zellen konstruieren, die auch Licht im UV-Bereich nutzen, aber das ist in vielen Fällen nicht sinnvoll oder rentabel. Der größte Teil des Lichtes dass den Erdboden erreicht ist nun mal sichtbares Licht, und der UV-Anteil ist verhältnismäßig gering dazu. Daher willst du logischerweise das sichtbare Licht optimal ausnutzen, da dort am meisten zu holen ist.

Man kann auch Zellen aus mehreren Schichten aufbauen (Tandem-Solarzellen), um verschiedene Wellenlängenbereiche zu nutzen, aber auch hier nutzt man normal nicht den UV-Bereich.

Wie gesagt: Im wesentlich gilt, dass heutige Solarzellen das UV-Licht nicht nutzen, da es wirtschaftlich nicht sinnvoll ist. Theoretisch machbar ist es aber und es gibt sicher auch bestimmte Zellen für Spezialanwendungen die das können. Das sind aber meist Anwendungen, wo die Kosten der Zellen nur eine untergeordnete Rolle spielen, wie z.B. bei Satelliten. Wobei ich dir auch nicht sagen kann, ob man das so macht, aber zumindest kommt es da nicht auf die Kosten an.

vg,
d.