4. Grundlegende Prinzipien der Photovoltaik

Der Fachbeitrag 'Grundlegende Prinzipien der Photovoltaik' behandelt die grundlegenden Mechanismen, durch die Solarzellen elektrische Energie aus Sonnenlicht gewinnen. Die Wechselwirkung von solaren Photonen mit Materie wird sowohl im Teilchen- als auch im Wellenbild beschrieben. Im Teilchenbild wird die Anregung von Elektronen durch Photonen und deren Energieübertragung in Form von Strom erklärt. Im Wellenbild wird die Propagation von Strahlung durch elektromagnetische Felder und die Maxwell-Gleichungen beschrieben. Die Boltzmann-Transportgleichung wird verwendet, um die Bewegung von Elektronen und Löchern in kondensierter Materie zu modellieren. Besondere Aufmerksamkeit wird der Rolle von Exzitonen geschenkt, die als gebundene Elektron-Loch-Paare beschrieben werden. Der Text untersucht auch die Rekombination von Ladungsträgern und die Bedeutung von Defekten und Störstellen in der Materie. Abschließend wird die Funktionsweise idealer Solarzellen und die Bedeutung von Membranen zur Ladungsträgertrennung diskutiert. Der Beitrag bietet eine umfassende und detaillierte Darstellung der physikalischen Prinzipien hinter der Photovoltaik, die sowohl für Forscher als auch für Ingenieure von Interesse ist.