Die erneuerbaren Energien - Die Zukunft Unserer Energieversorgung - page 167

Abb. 6.10 Der Absorpti-
onskoezient γ für Licht in
verschiedenen Halbleitern in
Abhängigkeit von der Wellen-
länge des Lichts. Bei großen
Wellenlängen wird Licht nicht
mehr absorbiert ( γ → ), weil
die Photonen die Bandlücke
Δ W nicht überwinden können

3

10

Cu S
2

2

10

GaAs

Si

1

10

InP

0

CdTe

10

CdS

CdSe

−1

10

0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

Wellenlänge ( m)

Denn durch den Transfer eines Elektrons vom Valenz- in das Leitungsband wird in dem
Halbleiter ein elektrischer Strom erzeugt, der einer elektrischen Energie entspricht. Not-
wendig ist natürlich, dass die Energie der Lichtstrahlung ausreicht, damit das Elektron die
Bandlücke Δ W überwinden kann. Wir wissen heute, dass die Energie des Lichts gequantelt
ist, jedes Lichtquant ( Photon ) besitzt die Energie

hc
λ ,

W Photon = (6.19)

wobei h = ,⋅ − eV ⋅s − das Planck'sche Wirkungsquantum ist. ( 6.19 ) bedeutet, dass
nur solche Photonen einen Strom in dem Halbleiter erzeugen können, deren Wellenlänge

hc
Δ W

λ < (6.20)

ist. Je größer die Bandlücke ist, um sokleiner muss die Wellenlänge der Photonensein und
umsowenigerdieserPhotonenbefindensichinderspektralenVerteilungdesSonnenlichts,
siehe Abb. 6.2 .
Entscheidend für den Wirkungsgrad, mit dem in einem Halbleiter die Solarenergie in
elektrische Energie umgewandelt werden kann, ist also die Größe der Bandlücke zwischen
Valenz- und Leitungsband. Die Größe von Δ W ist von Halbleiter zu Halbleiter verschie-
den und daher ändern sich auch die Wellenlängen, die das Licht besitzen muss, um den
Strom im Halbleiter zu erzeugen. In Abb. 6.10 sind die Wellenlängenbereiche gezeigt, mit
denen in verschiedenen Halbleitern die Umwandlung von Solarenergie in elektrische Ener-
gie möglich ist. Bei der Besprechung der Fotovoltaik werden wir auf diese Eigenschat der
Halbleiter zurückkommen.

6.2 Die Solarenergie: Biomasse und Abfälle

Biomasse und Abfälle gehören energetisch zusammen, sie sind beide die Träger dersel-
ben Energieform, der chemischen Energie . Ihre Quelle sind entweder die Fotosynthese