Photovoltaischer Effekt in Halbleiter-Materialien: wie Photonen in Solarzellen Strom erzeugen.
Der weltweite Energiebedarf steigt aufgrund des Bevölkerungswachstums weiter an. Die Umstellung auf erneuerbare Energien ist dringend erforderlich, wobei die Photovoltaik-Technologie aufgrund ihrer einfachen Installation und Kosteneffizienz eine entscheidende Rolle spielt. Solarenergie ist sauber, umweltfreundlich und effektiv. Da die heutigen effizienten Solarzellen oder Photovoltaikzellen auf dem Markt leicht erhältlich sind, kann man über viele Jahre hinweg kostenlose und saubere Energie nutzen. Die einzigen Kosten, die anfallen, sind die Kosten für das Solarpanel selbst, was Solarenergie zu einer idealen Wahl als Teil eines erneuerbaren Energiesystems macht.
Der Prozess, der in photovoltaischen Zellen stattfindet, bei dem die Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt wird, bezeichnet man als photovoltaischen Effekt. Dieser photovoltaische Effekt tritt in Materialien auf, die allgemein als Halbleiter bekannt sind. Deshalb werden Solarzellen aus Halbleitermaterialien wie Silizium (Si) hergestellt. Dieser Umwandlungsprozess erzeugt keine schädlichen Abfälle oder Emissionen für die Umwelt, was ihn zu einer sauberen, umweltfreundlichen und effektiven Methode der Energieerzeugung macht. Photovoltaik ist ein zusammengesetztes Wort aus „Photo“, was Licht bedeutet und „Volt“, was Elektrizität bedeutet.
Das Konzept der Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität geht auf das 19. Jahrhundert zurück, als der französische Physiker Alexandre-Edmond Becquerel 1839 erstmals den photovoltaischen Effekt beobachtete. Praktische Solarzellen wurden jedoch erst Mitte des 20. Jahrhunderts entwickelt, wobei die erste Solarzelle auf Siliziumbasis 1954 in den Bell Laboratories erfunden wurde.
Die Bedeutung von Photovoltaikzellen liegt in ihrer Fähigkeit, saubere, erneuerbare Elektrizität aus der reichlich vorhandenen und unerschöpflichen Energiequelle Sonne zu erzeugen. Da die Besorgnis über den Klimawandel und die Erschöpfung fossiler Brennstoffe weiter zunimmt, hat sich die Solarenergie als entscheidender Bestandteil des globalen Übergangs zu nachhaltigen und umweltfreundlichen Energiequellen herausgestellt. Photovoltaikzellen spielen bei diesem Übergang eine entscheidende Rolle, da sie eine zuverlässige und kostengünstige Möglichkeit bieten, die Sonnenenergie für verschiedene Anwendungen zu nutzen, von kleinen Systemen für Wohngebäude bis hin zu großen Solarkraftwerken.
Der photovoltaische Effekt.
Der photovoltaische Effekt ist der Prozess, bei dem Solarzellen Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Dieses Phänomen tritt auf, wenn Photonen aus den Sonnenstrahlen auf die Oberfläche der Solarzelle treffen, die typischerweise aus Halbleitermaterialien wie Silizium besteht. Wenn ein Photonenteilchen aus dem Sonnenlicht auf die Oberfläche der Silizium-Solarzelle oder der dotierten Strukturen aus Silizium-Phosphor oder Silizium-Bor trifft, lösen sich die Photonen des absorbierten Sonnenlichts und lösen Elektronen aus den Siliziumatomen der Zelle, übertragen die Energie und regen sie an. Durch diese Anregung werden die Elektronen von ihrem Mutteratom gelöst und bewegen sich auf eine höhere Valenzstufe. Da jede Sekunde Milliarden von Photonen auf die Zelle treffen, werden viele Elektronen freigesetzt.
Das freigesetzte Elektron bildet zusammen mit dem „Loch“ das es hinterlässt, also dem „Fehlen eines Elektrons“, ein Elektron-Loch-Paar. Das Halbleitermaterial ist mit einem eingebauten elektrischen Feld ausgestattet, das die Elektron-Loch-Paare trennt und die Elektronen in eine Richtung und die „Löcher“ in die entgegengesetzte Richtung fließen lässt.
Wird das angeregte Elektron aus dem Atom herausgeschleudert, kann es sich frei im Halbleitermaterial bewegen. Da auf einer Seite des PN-Übergangs ein „Elektronenmangel“ (Löcher) herrscht, während auf der anderen Seite des Übergangs ein „Elektronenüberschuss“ herrscht, bewegen sich diese freien Elektronen durch den Übergang und erzeugen und füllen Löcher in der Zelle. Durch diese Bewegung von Elektronen und Löchern wird Elektrizität erzeugt, und solange Licht auf die Zelle trifft, fließen Elektronen aus der Zelle.
Dieser Elektronenfluss stellt elektrischen Strom dar,
der genutzt und als Elektrizität verwendet werden kann. Der Prozess der
Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie durch den photovoltaischen
Effekt ist äußerst effizient und kommt ohne bewegliche Teile aus, wodurch
Solarzellen zu einer zuverlässigen und wartungsarmen Quelle erneuerbarer
Energie werden. Die Photovoltaikzelle erzeugt so elektrischen Gleichstrom (DC),
der dann als Wechselstrom gewandelt, zur Stromversorgung elektrischer Geräte
verwendet werden kann.
Mehrstufiger Prozess der Stromerzeugung.
Die Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität in einer Photovoltaikzelle (PV-Zelle) ist ein mehrstufiger Prozess.
Absorption von Photonen.
Wenn Sonnenlicht auf die PV-Zelle trifft, werden die Photonen (Lichtteilchen) vom Halbleitermaterial, in der Regel Silizium, absorbiert. Die Energie der absorbierten Photonen wird auf die Elektronen im Halbleiter übertragen, wodurch diese sich von ihren Atomen lösen können.
Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren.
Durch die Absorption von Photonen entstehen im Halbleitermaterial Elektron-Loch-Paare. Ein Elektron-Loch-Paar besteht aus einem freien Elektron und einem entsprechenden Loch (Fehlen eines Elektrons) in der Atomstruktur.
Ladungstrennung.
Die PV-Zelle ist mit einem eingebauten elektrischen Feld ausgestattet, das durch die Verbindung zweier verschiedener Halbleitermaterialien (p-Typ und n-Typ) entsteht. Dieses elektrische Feld trennt die Elektronen-Loch-Paare und zwingt die Elektronen, in Richtung des n-leitenden Bereichs zu fließen, und die Löcher, in Richtung des p-leitenden Bereichs zu fließen.
Elektronenfluss und Stromerzeugung.
Die getrennten Elektronen und Löcher werden durch das elektrische Feld zu den gegenüberliegenden Seiten der PV-Zelle geleitet. Metallische leitende Platten oder Elektroden sind an den p- und n-leitenden Bereichen angebracht, sodass die Elektronen durch einen externen Stromkreis fließen und elektrischen Strom erzeugen können.
Elektrische Energieerzeugung.
Wenn die Elektronen durch den externen Stromkreis fließen, können sie eine elektrische Last, wie z. B. eine Glühbirne oder ein Gerät, mit Strom versorgen oder in ein Stromnetz eingespeist werden. Der Elektronenfluss durch den Stromkreis stellt die Erzeugung elektrischer Energie aus dem absorbierten Sonnenlicht dar.
Rekombination und Fortsetzung des Zyklus.
Nachdem die Elektronen den externen Stromkreis durchlaufen haben, rekombinieren sie mit den Löchern im p-Typ-Bereich und schließen so den Stromkreis. Dieser Prozess setzt sich fort, solange Sonnenlicht verfügbar ist und die PV-Zelle diesem ausgesetzt bleibt, wodurch ein kontinuierlicher Stromfluss erzeugt wird.
p-n-Übergang - p-Typ-Bereich (positiv) n-Typ-Bereich (negativ).
Eine PV-Zelle ist ein p-n-Übergang, bei dem der p-Typ-Bereich positiv geladene Löcher enthält, die durch Akzeptor-Fremdatome erzeugt werden, und der n-Typ-Bereich negativ geladene Elektronen von Donator-Fremdatomen enthält. Zunächst werden Photonen im p-n-Übergang-Halbleiter absorbiert, wodurch Elektron-Loch-Paare entstehen. Wenn die Energie eines Photons (E = hυ) die Bandlücke des Halbleiters überschreitet, regt es ein Elektron vom Valenz- zum Leitungsband an und hinterlässt ein Loch im Valenzband.
Zusätzlich verleiht die überschüssige Photonenenergie (hυ–hυ0) dem Elektron und dem Loch zusätzliche kinetische Energie, wobei hυ0 die minimale Energie (oder Austrittsarbeit) darstellt, die der Halbleiter benötigt, um ein Elektron-Loch-Paar zu erzeugen. Diese Energielücke entspricht der Austrittsarbeit, und überschüssige Energie wird im Halbleiter als Wärme abgegeben.
Die durch Licht erzeugten Ladungsträger werden dann getrennt. In einem externen Solarkreis fließen die Löcher vom Übergang durch den p-Bereich, während sich die Elektronen durch den n-Bereich bewegen und den Stromkreis durchlaufen, wo sie nach Abschluss des Stromkreises mit den Löchern rekombinieren. Diese Bewegung der Elektronen treibt den elektrischen Strom an.
Die p-Typ-Schicht ist in der Regel dicker als die n-Typ-Schicht, damit die Elektronen schnell durch den Stromkreis fließen und Strom erzeugen können, bevor sie sich mit den Löchern rekombinieren. Auf die n-Schicht wird außerdem eine Antireflexionsschicht aufgetragen, um die Lichtdurchlässigkeit zum Halbleitermaterial zu erhöhen und die Reflexion an der Oberfläche zu verringern.
Struktur und Beschaffenheit von Solarzellen.
Die Effizienz einer Photovoltaik-Zelle hängt von mehreren Faktoren ab, darunter das Halbleitermaterial, das Zellendesign sowie die Intensität und der Winkel des einfallenden Sonnenlichts. Durch Fortschritte bei Materialien, Zellarchitekturen und Herstellungsverfahren werden die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Solarenergieumwandlung weiter verbessert. Das siliziumbasierte Material wird als Halbleiter bezeichnet, da das Gerät Elektronen nur in eine Richtung leitet, nämlich von negativ nach positiv.
Materialien.
Solarzellen werden in der Regel aus Halbleitermaterialien hergestellt, die Sonnenlicht absorbieren und durch den photovoltaischen Effekt elektrischen Strom erzeugen können. Das am häufigsten verwendete Material für Solarzellen ist Silizium, das entweder monokristallin oder polykristallin sein kann.
Silizium-Solarzellen.
Monokristalline Silizium-Solarzellen werden aus einem einzigen Siliziumkristall hergestellt, was effizienter, aber auch teurer in der Herstellung ist. Polykristalline Silizium-Solarzellen werden aus mehreren Siliziumkristallen hergestellt, was sie kostengünstiger, aber auch etwas weniger effizient macht.
Dünnschicht-Solarzellen.
Dünnschicht-Solarzellen werden durch Aufbringen extrem dünner Schichten von Photovoltaik-Materialien auf ein Substrat wie Glas, Kunststoff oder Metall hergestellt. Zu diesen Materialien gehören amorphes Silizium, Cadmiumtellurid (CdTe), Kupfer-Indium-Gallium-Selenid (CIGS) und organische Photovoltaik-Materialien. Dünnschicht-Solarzellen sind leicht, flexibel und können in Baumaterialien integriert werden, weisen jedoch in der Regel eine geringere Effizienz auf als siliziumbasierte Zellen.
Neue Materialien.
Forscher untersuchen neue Materialien für Solarzellen, wie z. B. Perowskite, die vielversprechende Wirkungsgrade und niedrige Produktionskosten aufweisen. Darüber hinaus werden Mehrfachsolarzellen, die mehrere Halbleitermaterialien kombinieren, um einen breiteren Bereich des Sonnenspektrums einzufangen, für Weltraum- und konzentrierte Photovoltaik-Anwendungen entwickelt.
Die Wahl der Materialien für Solarzellen hängt von Faktoren wie Kosten, Effizienz, Haltbarkeit und Umweltauswirkungen ab. Die laufende Forschung zielt darauf ab, die Leistung zu verbessern und die Kosten für Solarzellenmaterialien zu senken, um Solarenergie zugänglicher und kostengünstiger zu machen.
Kristallines Silizium war in den letzten Jahrzehnten das Hauptmaterial für die Herstellung von Solarzellen, wobei polykristallines und amorphes Silizium führend waren. Das in letzter Zeit gestiegene Interesse an Solarenergie für den Hausgebrauch und an Photovoltaikzellen hat die Dünnschicht-Solartechnologie erheblich vorangebracht, sodass nun vermehrt auch Cadmiumtellurid und Kupfer-Indium-Sulfid in erneuerbaren Energieanwendungen für den Hausgebrauch eingesetzt werden.
Dotierung.
Der Siliziumzusammensetzung werden bestimmte Dotierchemikalien hinzugefügt, um den Weg für die freigesetzten Elektronen zu ebnen. Dadurch entsteht ein Elektronenfluss, der als Gleichstrom bezeichnet wird.
Halbleiter sind nichtmetallische Materialien wie Germanium und Silizium, deren Solarzellen-I-V-Kennlinie zwischen der eines Leiters, der dem Stromfluss nur sehr wenig Widerstand entgegensetzt, und der eines Isolators, der den Stromfluss fast vollständig blockiert, liegt.
Photovoltaikzellen bestehen im Wesentlichen aus einer Verbindung zwischen zwei dünnen Schichten unterschiedlicher Halbleitermaterialien. Eine Siliziumschicht wird mit einer Substanz behandelt, um einen Überschuss an Elektronen zu erzeugen. Diese Schicht wird zur negativen oder „N“-Halbleiterschicht. Die andere Schicht wird behandelt, um einen Elektronenmangel zu erzeugen, und wird zur positiven oder „P“-Halbleiterschicht.
N-Halbleiter werden aus kristallinem Silizium hergestellt, das mit winzigen Mengen eines Fremdatoms (in der Regel Phosphor) „dotiert“ wurde, sodass das dotierte Material einen Überschuss an freien Elektronen aufweist, daher der Begriff „negativer Halbleitertyp“. P-Typ-Halbleiter werden ebenfalls aus kristallinem Silizium hergestellt, sind jedoch mit sehr geringen Mengen eines anderen Fremdatoms (in der Regel Bor) dotiert, wodurch das Material einen Mangel an freien Elektronen aufweist.
Diese „fehlenden“ Elektronen im Halbleitergitter werden liebevoll als „Löcher“ bezeichnet, und da das Fehlen eines negativ geladenen Elektrons einem positiv geladenen Teilchen gleichgesetzt werden kann, wird auf diese Weise dotiertes Silizium als positiver Halbleiter bezeichnet. Wenn diese ungleichen Halbleitermaterialien mit Leitern zusammengebaut werden, entsteht ein lichtempfindlicher Halbleiter mit PN-Übergang, der im Bereich des Übergangs ein elektrisches Feld aufbaut.
Schichtenmodell.
Die oberen Schichten (Emitter und Beschichtungen), die mittlere Schicht (Basis) und die untere Schicht (Rückkontakt). Zu den oberen Schichten gehören gehärtetes Glas, eine Antireflexbeschichtung, Rahmen und Texturierung. Je nach spezifischer Anwendung und Herstellungsverfahren der Zelle können zusätzliche Schichten vorhanden sein oder weggelassen werden.
Eine Schicht aus hochdurchlässigem, gehärtetem Glas dient als äußerste, transparente Schutzschicht, die das Silizium schützt, das nicht direkt der Luft ausgesetzt werden darf. Auf beiden Seiten des kristallinen Siliziums (c-Si) werden EVA-Harzschichten (Ethylen-Vinylacetat) aufgetragen, auf die eine zusätzliche gehärtete Glasscheibe aufgebracht wird, um die Haltbarkeit zu gewährleisten.
Die Kontaktfinger und Sammelschienen sammeln auch Elektronen aus durch Photonen induzierten Elektron-Loch-Paaren und schließen den Stromkreis, um elektrische Leistung zu erzeugen.
Der optische Reflexionsverlust ist ein bedeutender Faktor, der die Effizienz von Solarzellen einschränkt. Um diesen zu minimieren, wird eine Antireflexionsbeschichtung aus einer dünnen dielektrischen Materialschicht mit einer bestimmten Dicke aufgetragen. Diese Schicht ist so konzipiert, dass sie Interferenz-Effekte erzeugt, wodurch die von der oberen Oberfläche reflektierte Welle nicht mit der vom Halbleiter reflektierten Welle in Phase ist. Diese phasenverschobene Ausrichtung führt zu destruktiver Interferenz, was zu null reflektierter Nettoenergie führt und somit den Energieverlust reduziert.
Die Texturierung wird durch Ätzen der oberen Oberfläche erreicht, wodurch eine „raue“ Siliziumtextur entsteht, welche die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass reflektiertes Licht auf die Oberfläche zurückgeworfen wird, anstatt in die Luft zu entweichen, wie es bei einer flachen Oberfläche der Fall wäre.
Die mittleren Schichten bestehen hauptsächlich aus kristallinem Material und Verkapselungen. Eine Verkapselung, in der Regel ein Polymerharz wie EVA, wird verwendet, um die Haftung auf dem oberen Glas zu verbessern und die Zellen zu schützen. Um Luft zu entfernen und das EVA transparent zu machen, wird die Schichtstruktur – bestehend aus Glas, EVA, verkabelten Zellen, EVA und Kunststofffolie oder Glas – durch Erhitzen und Druckbeaufschlagung verarbeitet.
Die unteren Schichten bestehen hauptsächlich aus der hinteren Metallelektrode, die auch Rückseitenabdeckungen und Einkapselungen enthalten kann. Diese hintere Elektrode oder der Rückkontakt befindet sich hinter dem kristallinen p-n-Übergang-Siliziumbereich und sammelt Minoritätsträger, wodurch ein Ausgangsstrom erzeugt wird, welcher der Intensität des einfallenden Lichts entspricht.
Spannung der Photovoltaik-Zelle.
Die Spannung der Photovoltaik-Zelle wird durch das interne elektrische Feld erzeugt, das durch den PN-Übergang aufgebaut wird. Man kann sich diesen Übergang in einer Photovoltaikzelle als eine kleine Batterie vorstellen, die eine feste Ausgangsspannung von etwa 0,5 bis 0,6 Volt erzeugt. Eine einzelne Silizium-Photovoltaikzelle erzeugt in der Regel einen elektrischen Strom von etwa 3 Ampere, wobei eine einzelne Photovoltaik-Solarzelle bis zu 1,5 Watt Leistung erzeugt. Je nach verwendeten Halbleitermaterialien können einige Photovoltaikzellen mehr Leistung erzeugen, andere weniger. 36 in Reihe geschaltete Zellen haben daher genug Spannung und Leistung, um 12-Volt-Batterien aufzuladen oder Pumpen und Motoren zu betreiben.
Herstellung von Solarzellen.
Phosphor.
Die Herstellung positiver oder negativer Siliziumtypen ist relativ einfach. Das Silizium wird mit Elementen imprägniert, die als Dotierstoffe bekannt sind. Dotierstoffe ersetzen einige der Siliziumatome in der Kristallstruktur, wodurch die Anzahl der in jeder Schicht vorhandenen Elektronen manipuliert werden kann.
Zum Beispiel wird Phosphor zur Herstellung von n-Typ-Silizium verwendet, während Bor zur Herstellung von p-Typ-Silizium verwendet wird. Phosphor hat ein Elektron mehr als Silizium. Wenn es in die Siliziumstruktur eingebaut wird, ist das Elektron so schwach an den Phosphor gebunden, dass es sich frei im Kristall bewegen kann und eine negative Ladung erzeugt.
Bor.
Bor hingegen hat weniger Elektronen als Silizium und saugt die Elektronen des Siliziums auf. Dadurch entstehen „Elektronenlöcher“ – also Bereiche mit beweglicher positiver Ladung in der Kristallstruktur. An der Grenzfläche zwischen p- und n-Typ-Silizium verbinden sich die positiven Elektronenlöcher und die Elektronen. Es handelt sich nicht um eine einfache elektrostatische Wechselwirkung, aber das Ergebnis ist, dass man an der Grenzfläche zwischen n- und p-Typ-Silizium eine leicht positive Ladung im n-Typ-Silizium und eine leicht negative Ladung im p-Typ-Silizium erhält – das Gegenteil von dem, was man erwarten würde. Photonen der Sonne dringen zwischen die Streifen der oberen Elektrode und treffen auf Siliziumatome in der Kristallstruktur. Wie beim Aufprall eines Spielballs gibt das kollidierende Photon einigen der Siliziumelektronen genug Energie, um aus ihrem Mutter-Siliziumatom auszubrechen.
Stromkreis.
Die „freien“ Elektronen bewegen sich zum n-Typ-Silizium und sammeln sich dort an. Sobald sich freie Elektronen im n-Typ-Silizium angesammelt haben, ist es an der Zeit, alle freien Elektronen zum Arbeiten zu bringen. Um ihre Energie nutzen zu können, müssen die Elektroden über einen externen Stromkreis verbunden werden. Elektronen fließen durch die Elektroden und den externen Stromkreis vom n-Typ zum p-Typ. Das p-Typ-Silizium fungiert als Elektronenspeicher. Ohne ihn würde der Elektronenfluss verstopfen.
Wie werden Solarzellen hergestellt?
Die meisten Solarzellen beginnen als rohes Silizium, ein natürlich vorkommendes Element in verschiedenen Gesteinsarten. Der erste Schritt bei der Herstellung einer Silizium-Solarzelle besteht darin, das natürlich vorkommende Silizium aus seinen Wirtsgesteinen – häufig Kies oder zerkleinertes Quarz – zu extrahieren und reines Silizium herzustellen. Dies geschieht durch Erhitzen der Rohstoffe in einem speziellen Ofen, wodurch geschmolzenes Silizium entsteht, das für bestimmte Solarzellen zu monokristallinen Siliziumwafern weiterverarbeitet werden kann. Mit Hilfe der Dotierung wird p-Typ-Silizium und n-Typ-Silizium hergestellt. P-Typ-Silizium wird mit Bor hergestellt, während n-Typ-Silizium mit Phosphor hergestellt wird.
Verbesserungen von P-Typ-Zellen durch Gallium.
Mit der Zeit verschlechtern sich Siliziumzellen, die mit Bor dotiert sind, auf natürliche Weise, da sie weiterhin dem Sonnenlicht ausgesetzt sind. Der Grund für diese Verschlechterung ist einfach: Durch die Zugabe von Verunreinigungen wie Bor zur Herstellung von p-Typ-Silizium werden auch andere Atome eingeschlossen. Eines dieser Atome ist Sauerstoff – dies ist mehr oder weniger unvermeidlich und kommt von den physikalischen Werkzeugen, die zur Veredelung von Silizium verwendet werden. Leider reagiert Sauerstoff chemisch mit Bor, wenn er dem Sonnenlicht ausgesetzt wird, was zu geringfügigen Defekten in der Siliziumzelle führt und die Stromerzeugung mit der Zeit verringert. Eine Lösung für dieses Problem besteht darin, neben Bor ein weiteres Element zu verwenden, das sich nicht mit den Sauerstoffverunreinigungen verbindet. Gallium, ein natürlich vorkommendes Metallelement, ist ein solches Material, das bereits bei der Herstellung von Solarmodulen eingesetzt wird, um das Problem der Zelldegradation zu lösen, und weltweit zu höheren Wirkungsgraden bei Solarmodulen führt.
Nach dem Dotieren der Siliziumzellen sind noch einige weitere Schritte erforderlich, um eine vollständige Solarzelle herzustellen. Einer dieser Schritte besteht darin, eine antireflektierende Beschichtung auf die Zelle aufzubringen. Dadurch wird verhindert, dass das einfallende Sonnenlicht einfach von der glänzenden Scheibe abprallt, bevor die Photonen mit dem Silizium interagieren können. Ein weiterer Schritt besteht darin, Metallkontakte zu den Zellen hinzuzufügen, die als Leitungstrichter für die Stromerzeugung aus der Zelle dienen und diesen Strom mit der Gesamtverkabelung und den elektrischen Systemen eines Solarsystems verbinden.
Schließlich werden die Zellen mit einer Schutzschicht, in der Regel aus Glas, bedeckt. Sobald die Hersteller eine einzelne Solarzelle haben, können sie diese kombinieren, um Solarmodule herzustellen, die die Leistung von 60 oder mehr einzelnen Zellen kombinieren, um eine nutzbare Spannung und Stromstärke zu erzeugen.
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