Environmental Engineering Reference
In-Depth Information
a
b
I
F
(a.u.)
Antireflexschicht
− Kontakt
U
F
n−
leitend
p−
+ Kontakt
0
0.5
1.0
1.5
U
F
(V)
Abb. 6.21
a
Schnitt durch eine Fotodiode mit dem
-Kontakt (An-
ode).
b
Parallel- und Reihenschaltung von 12 Si-Fotodioden zur Vergrößerung von Strom und
Spannung. Die Strom-Spannungs-Kennlinie dieser Schaltung ist auch gezeigt: Wird die Fotodiode
mit einem zu großen Strom belastet, bricht die Spannung von 1,8V auf 0V zusammen
−
-Kontakt (Kathode) und dem
+
Fotodioden zu einem
Modul
vereint und die von diesem Modul gelieferte Gleichspannung
wird mithilfe eines Wechselrichters in eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 50
Hz umgewandelt. Diese kann dann mit einem Transformator auf beliebige andere Wech-
selspannungswerte transformiert und in dasNetz eingespeist werden. Diese elektronischen
Schaltungen führen zu weiteren Verlusten in der Größenordnung von 3 bis 5 %.
Wie ist eine Fotodiode mechanisch aufgebaut? Das Konstruktionsprinzip ist in der
Abb.
6.21
gezeigt. Das Sonnenlicht muss durch die Deckschicht, die sich aus dem Ka-
thodengitter und dem n-dotierten Halbleitermaterial zusammensetzt, in die Sperrzone
eindringen. Insbesondere die Kathode, aber auch die Reflexionen an der Halbleiterschicht,
tragen zu den Wirkungsgradverlusten bei. Daher ist die Halbleiterschicht sonnenseitig mit
einer Antireflexschicht versehen, die das Reflexionsvermögen der Fotodiode herabsetzt.
Weiterhin werden die Kontakte des Kathodengitters so dünn als möglich ausgebildet,
wobei die Ohm'schen Verluste in den Kontakten eine untere Grenze festlegen.
6.4 Die Solarenergie: Lichtkonzentratoren
Wir haben am Beginn des Kap.
6
gelernt, dass Sonnenlicht eine außerordentlich geringe
Energiedichte
a
−
besitzt. Man kann die Energiedichte vergrößern,
indem man das Licht, das auf eine große Fläche
A
e
eingestrahlt wird, auf eine viel kleine-
re Fläche
A
a
konzentriert. Durch einen Lichtkonzentrator wird also nicht die Fläche
A
e
verkleinert, die zum Empfang der Solarenergie auf der Erde bereit gestellt werden muss,
aber es kann die Fläche
A
a
verkleinert werden, die der
Absorber
besitzen muss, welcher
die Solarenergie in eine andere Energieform umwandelt. Das hat folgende Vorteile:
−
kWh
w
⊕
=
,
⋅
⋅
•
Da der Absorber kleiner wird, kann er im Prinzip kostengünstiger hergestellt werden.
