Energie von der Sonne

Würden alle fossilen Brennstoffe (Holz, Kohle, Erdöl, Gas) der Erde für die Energieerzeugung verbrannt, fiele eine Energiemenge an, die von der Sonne in lediglich drei Tagen auf die Erde einstrahlt. Forscher denken darüber nach, wie dieser gewaltige und zugleich unerschöpfliche Energievorrat genutzt werden kann. Wie, mit Hilfe von Solarzellen, elektrische Energie erzeugt werden kann. Diese Frage ist heute wichtiger denn je, denn langsam aber sicher geht der Vorrat der fossilen Brennstoffe zu Ende.

Was ist eine Solarzelle genau? Wie kann man mit ihr Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln?

Solarzellen bestehen aus Silizium. Die Siliziumblöcke werden in zirka 0,5 Millimeter dicke Scheiben zersägt. Diese Scheiben werden mit verschiedenen Fremdatomen dotiert, das heißt gezielt verunreinigt. Das sorgt für ein Ungleichgewicht in der Siliziumstruktur. Es entstehen zwei verschiedene Schichten: die positive p-Schicht und die negative n-Schicht.

Auf der n-Schicht entsteht ein so genannter Elektronenüberschuss, da das zugesetzte Fremdatom mehr Elektronen besitzt als das Silizium (vier). Das heißt, es schwirren freie Elektronen auf dieser Seite herum.

Im Gegensatz dazu fehlen auf der positiven Seite (p-Schicht) Elektronen, da das hier zugesetzte Fremdatom weniger freie Elektronen besitzt als Silizium. Es entstehen so genannte Löcher.

Nun wandern die freien Elektronen von der n-Schicht zur p-Schicht und füllen die Löcher aus.

Je mehr Licht (also Energie) nun auf die Zelle fällt, desto beweglicher werden die Elektronen. Das bedeutet, sie können weiter wandern.

Wenn man nun die Solarzelle an einen Verbraucher (Motor, Diode und ähnliches) anschließt, bewegen sie sich bevorzugt in diese Richtung (vorstellbar als Sogwirkung).

Da der Stromfluss wie ein Kreislauf funktioniert, kommen immer wieder Elektronen auf der n-Schicht an, die dann wieder auf die p-Schicht wandern. Dieser Elektronenfluss bewirkt, dass Strom fließt und somit leuchtet zum Beispiel die Glühbirne oder der Motor dreht sich.

Wer sich gerne selbst mit Solartechnik befasst, für den bietet sich der Profi Solar-Baukasten des bekannten Konstruktionsspielzeug-Herstellers fischertechnik an. Ausführliche Bauanleitungen für acht Modelle liegen bei. So kann man zum Beispiel einen Hubschrauber, dessen Rotor mit Hilfe einer Solarzelle angetrieben wird oder solargetriebene Autos bauen.

Diesen Baukasten und noch zwei weitere könnt ihr im August 2001 auch bei unserer Wissensolympiade gewinnen.

Text: RR, 2001, Foto: Photodisc, Grafik: Tessloff-Verlag

Hinweis: Im Archiv wurden alle Bilder und Links entfernt