Eine Solarzelle ist ein elektrisches Gerät, das die Energie des Lichts durch den Photovoltaik-Effekt, der ein physikalisches und chemisches Phänomen ist, direkt in Strom umwandelt. Es handelt sich um eine Form von photoelektrischer Zelle, die als ein Gerät definiert ist, dessen elektrische Eigenschaften, wie Strom, Spannung oder Widerstand, variieren, wenn sie dem Licht ausgesetzt sind. Einzelne Solarzellengeräte lassen sich zu Modulen kombinieren, die auch als Solarpaneele bekannt sind. Grundsätzlich kann eine einzige Knoten-Silizium-Solarzelle eine maximale Freikreisspannung von etwa 0,5 bis 0,6 Volt erzeugen.

Solarzellen werden als Photovoltaik bezeichnet, unabhängig davon, ob es sich um Sonnenlicht oder künstliches Licht handelt. Sie werden als Fotodischer (zum Beispiel Infrarot-Detektoren) eingesetzt, Licht oder andere elektromagnetische Strahlung in der Nähe des sichtbaren Bereichs erkennen oder die Lichtintensität messen.

Der Betrieb einer Photovoltaik-Zelle (PV) erfordert drei Grundzüge:

*Die Aufnahme von Licht, die entweder Elektronen-Loch-Paare oder Exaktionen erzeugt.

*Die Trennung von Ladeträgern entgegengesetzter Typen.

*Die getrennte Gewinnung dieser Träger zu einem externen Schaltkreis.

Im Gegensatz dazu liefert ein solarthermischer Kollektor Wärme, indem er Sonnenlicht absorbiert, zum Zweck der direkten Erwärmung oder der indirekten elektrischen Stromerzeugung aus Wärme. Eine "photoelektrolytische Zelle" (photoelektrochemische Zelle) hingegen bezieht sich entweder auf eine Art von Photovoltaik-Zelle (wie die von Edmond Becquerel und modernen, farbsensibilisierten Solarzellen entwickelt) oder auf ein Gerät, das Wasser direkt in Wasserstoff spaltet und Sauerstoff nur mit Sonnenlicht.

Theorie Schematische Ladensammlung durch Solarzellen. Das Licht überträgt sich durch eine transparente leitende Elektrode, die Elektronenlochpaare erzeugt, die von den beiden Elektroden gesammelt werden.

Photonen im Sonnenlicht treffen auf das Solarpanel und werden von halbleibenden Materialien wie Silizium aufgenommen.

Elektronen werden aus ihrem aktuellen Molekül/Atomorbital angeregt. Einmal aufgeregt kann ein Elektron die Energie entweder als Wärme ableiten und in seine Umgebung zurückkehren oder durch die Zelle reisen, bis es eine Elektrode erreicht. Strom fließt durch das Material, um das Potenzial zu löschen, und dieser Strom wird erfasst. Die chemischen Bindungen des Materials sind für die Funktionsweise dieses Materials von entscheidender Bedeutung, und in der Regel wird Silizium in zwei Schichten verwendet, wobei eine Schicht mit Bor dotiert wird, die andere Phosphor. Diese Schichten haben unterschiedliche chemische elektrische Ladungen und treiben anschließend den Strom von Elektronen an und lenken sie.

Eine Reihe von Solarzellen wandelt Sonnenenergie in eine nutzbare Menge an Gleichstrom (DC) um.

Ein Wechselrichter kann die Leistung in Wechselstrom (AC) umwandeln.

Die am häufigsten bekannte Solarzelle ist als großflächige p?? n Kreuzung aus Silizium. Weitere mögliche Sonnenzellenarten sind organische Solarzellen, farbsensibilisierte Solarzellen, Perovskit-Solarzellen, Quantenpunktsolarzellen etc. Die beleuchtete Seite einer Solarzelle verfügt in der Regel über eine transparente Leitfolie, die es dem Licht ermöglicht, in aktives Material einzudringen und die erzeugten Ladungsträger zu sammeln. Typischerweise werden Folien mit hoher Durchlässigkeit und hoher elektrischer Leitfähigkeit wie Indium-Zinnoxid, das Führen von Polymeren oder das Führen von Nanodrahtnetzen für diesen Zweck verwendet.