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Specifications
ÄRMELLÄNGE Ärmellos
AUSSCHNITT Herz-Ausschnitt
RÜCKEN Reißverschluss
Saumlänge/Schleppe Sweep/Brush Train
SILHOUETTE A-Linie
STOFF Chiffon
VERZIERUNG Mit Paillette , Strasse
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Hessisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst

Was tut der Halbleiter in der Solarzelle?

Was hat der Halbleiter nur an sich, dass er unsere gesamte Lebenswelt in den letzten Jahrzehnten derart gründlich umkrempeln konnte?Ohne halbleitende Materialien keine Mikroelektronik, ohne diese wäre der Siegeszug von Computern, Handys, Internet etc. nicht denkbar, und ohne das ... wer möchte sich ein Leben im analogen Dunkel heute noch vorstellen?Dieser Beitrag betrachtet den Halbleiter etwas genauer.

Halbleiter sind Werkstoffe, die elektrischen Strom unter bestimmten Umständen sehr gut leiten - und unter anderen Bedingungen gar nicht.Das prädestiniert sie in der Mikroelektronik zum An-/Ausschalter en miniature - und in der Photovoltaik zum Kraftzentrum der Solarzelle.

Halbleiter

Abhängig ist die Leitfähigkeit verschiedener Halbleiter-Materialien insbesondere:

Stimmen die Bedingungen, leitet das Material. Genauer - die elektrisch negativ geladenen Elektronen im Material bewegen sich, d.h. Strom fließt.Stimmen die Bedingungen nicht, hängen die Teilchen im Atomgitter fest: Nichts bewegt sich; kein Strom.Und genau hier setzt die Photovoltaik an.

Halbleiter Silizium, bearbeitet für denEinsatz in der Solarzelle© GaToR-GFX/Fotolia

Ein Werkstoff kann elektrischen Strom nur dann leiten, wenn er ausreichend frei bewegliche, geladene Teilchen - sogenannte Ladungsträger - enthält.Physiker unterscheiden in Bezug auf die elektrische Leitfähigkeit:

Manche Materialien - Leiter wie z.B. die Gruppe der Metalle - sind von Natur aus geradezu gespickt mit freien Ladungsträgern.Andere, z.B. Keramikwerkstoffe, die deshalb gern als Isolatoren verwendet werden, leiten nicht bzw. nur unter Extrembedingungen, die in der Praxis mit "nicht" übersetzt werden können.Zwischen beiden stehen die Halbleiter, in denen die ausreichende Anzahl von Teilchen erst dann in Bewegung kommt, wenn Energie zugeführt wird - z.B. in Form von Wärme oder Licht.

In welche der drei Kategorien ein chemisches Element bzw. ein Material fällt, definiert die Fachwelt nach der Energie, die notwendig ist, das geladenen Teilchen aus seinen festen Bindungen im Kristallgitter zu befreien .Hierzu muss das geladene Teilchen so viel Energie aufnehmen, dass es aus seinem relativen Ruhezustand herausspringt auf ein höheres Energieniveau.

Die Physik spricht statt von "Ruhezustand" oder "Energieniveau" gern von Energiebändern , dem Perlenbesetztes A Linie VAusschnitt ärmelloses Süß 16 Geburtstag P0mKOzl
, zwischen denen ein Abstand herrscht, der übersprungen werden muss - die Bandlücke oder der Bandabstand.

Die Bandlücke wird in der Einheit Elektronenvolt (eV) angegeben, wobei 1 eV der winzigen Energiemenge von 4,45*10 -26 (0,0000000000000000000000000445) kWh entspricht.

* Angaben zu den Bandlückenwerten variieren in der Fachliteratur.

Halbleiter Silizium, bearbeitet für denEinsatz in der Solarzelle© GaToR-GFX/Fotolia

Halbleiter Silizium, bearbeitet für denEinsatz in der Solarzelle© GaToR-GFX/Fotolia

In der Photovoltaik bzw. konkreter in Solarzellen kommen Halbleiter vor allem wegen zwei Eigenschaften zum Einsatz:Zum einen kann die Energie des Sonnenlichts in halbleitenden Materialien frei bewegliche Ladungsträger erzeugen. Dieser Vorgang ist als innerer Photoeffekt bekannt - er ist die Grundvor­aussetzung dafür, dass Licht in der Solarzelle zu elektrischem Strom wird.Zum anderen haben Halbleiter die Eigenschaft, dass ihre elektrische Leitfähigkeit durch das Einbauen fremder chemischer Elemente gezielt beeinflusst werden kann (vgl. Dotierung ).Ingenieure nutzen diese Qualität, um mit Hilfe von verschieden dotierten Schichten im Kern der Solarzelle ein elektrisches Feld zu schaffen.Die sogenannte Raumladungszone zwischen den dotierten Schichten hat beispielsweise die Aufgabe, die vom Licht hervorgebrachten freien Ladungsträger sicher zu den jeweiligen Metallkontakten der Zellen zu transportieren.Dort können sie als elektrische Spannung abgegriffen werden und - nachdem der Stromkreis mit einem Verbraucher geschlossen wurde - als Solarstrom fließen.

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Dr. Holger Schmidt
Netzökonom
30. April 2015 Kategorie: Netzökonomie , Plattform-Index 8 min. Lesezeit

Uber, das weltgrößte Taxi-Unternehmen, besitzt keine Autos. Alibaba, der wertvollste Händler, unterhält kein Lager. Facebook, die wichtigste Medienseite, erzeugt keine Inhalte. Und Airbnb, dem größten Zimmeranbieter der Welt, gehören keine Wohnungen. Die vier Unternehmen sind Prototypen eines höchst erfolgreichen neuen Geschäftsmodells, das es auf globaler Ebene nur im Internet gibt: „Plattformen“, die sich zwischen Anbieter (zum Beispiel Taxifahrer, Hersteller, Verlage und Vermieter) und Nachfrager geschoben haben. Sie produzieren keine Produkte, sondern agieren nur als geschickte Vermittler, bestimmen aber die Spielregeln für alle anderen Akteure und schöpfen ordentliche Gewinne ab. „Apple bekommt 30 Prozent an allen Innovationen anderer Leute in seinem App-Store“, nennt Marshall van Alstyne , Ökonomie-Professor an der Universität Boston, als Beispiel. Die Hälfte der Top-20 Unternehmen der Welt macht sich das Plattform-Modell inzwischen zunutze – und es werden immer mehr. Denn wer es einmal in diese Position in seinem Markt geschafft hat, kann mit geringem Aufwand viel Geld an der Arbeit anderer Menschen verdienen.

Dieser Effekt erklärt die Strategie vieler, vor allem amerikanischer Firmen, mit aller Kraft und ohne Rücksicht auf Verluste die Rolle als globaler Anbieter zu erreichen. „Der Wettbewerb zwischen Plattformen tendiert dazu, dass ein Gewinner alles bekommt“, erklärt van Alstyne. Google hat sich diese Position mit seiner Suchmaschine schon erarbeitet: Der Konzern erstellt die Informationen nicht, sondern zeigt nur den Weg dorthin. Das allerdings macht Google so gut, dass der Großteil der Internetnutzer dort mit der Suche beginnt. Was wiederum die Unternehmen anlockt, ihre Werbung ebenfalls dort zu schalten. Auch Amazon beherrscht das Spiel: Das Unternehmen hat zunächst als reiner Händler begonnen, lässt nun aber auch andere Anbieter auf seinem „Marktplatz“ verkaufen und kassiert dafür eine Gebühr. Booking.com hatte sich diese Position im Reisemarkt erobert, muss diese Position aber gegen Airbnb verteidigen. Tesla ist dabei, das Auto zur Plattform zu machen, was die deutschen Hersteller noch nicht verstanden haben. Und auch Google nutzt seine Position, um in neue Märkte einzudringen. Jüngstes Beispiel: Das Unternehmen will offenbar auch Handwerker vermitteln.

Mit wenigen Ausnahmen auf den Plattformen der Amerikaner aktiv

In Deutschland verfolgen nur wenige Unternehmen eine globale Plattform-Strategie. Bekanntestes Beispiel ist Rocket Internet. Das Berliner Unternehmen der Seriengründer Alexander, Marc und Oliver Samwer möchte die führende E-Commerce-Plattform werden, allerdings nur außerhalb der USA (wegen Amazon) und Chinas (wegen Alibaba). Passend dazu hat der Modehändler Zalando ebenfalls gerade angekündigt, auf dieses Modell zu setzen. Die Samwers wollen mit Lieferheld und Lieferando auch die Restaurants, Pizzerien und Dönerbuden der Welt unter eine Plattform bringen. Auch für Putzfrauen (und Männer) haben die Samwers schon das passende Modell entworfen. Aber das darf nicht darüber hinwegtäuschen, dass der Großteil der Web-Firmen aus Deutschland damit beschäftigt ist, entweder auf den Plattformen der Amerikaner aktiv zu sein oder bestenfalls noch seinen Heimatmarkt zu verteidigen.

Terrainvisualisierung mit OpenGL Softwarepraktikum an der Universität Heidelberg 2008
© Jens Rannacher 2008
Seiteninhalt:

Die in C++ programmierte Konsolenanwendung " TerrainViewer " verwendet zur dreidimensionalen Darstellung digitaler Geländedaten die Graphikbibliothek Enganliegendes Ärmelloses Reißverschluss Cocktailkleid aus Chiffon mit Perlen E7ddX3
. Die GUI wurde mit Hilfe von implementiert, welche fester Bestandteil des Utility Toolkits ist. Zum Einlesen von Texturen, wird die Bibliothek verwendet. Alle Bibliotheken und somit auch der TerrainViewer sind plattformunabhängig.

TerrainViewer OpenGL

Den Sourcecode habe ich ich in der Entwicklungsumgebung Eclipse geschrieben und mit Hilfe von Cygwin kompiliert. Das Programm durchlief bis zur Fertigstellung insgesamt vier Phasen.

Eclipse Cygwin

Phase 1: Einlesen und Darstellung digitaler Geländemodelle

In der ersten Entwicklungsphase kümmerte ich mich darum ein digitales Geländemodell einzulesen und zunächst auf irgendeine Art und Weise darzustellen. Als Quelle diente dazu ein DGM im ALinie HerzAusschnitt Strasse Reißverschluss aus Chiffon Bodenlanges Ballkleid/Abendkleid Rot AgAVRIa
Format, da dieses auch ohne spezielle Bibliotheken leicht eingelesen werden kann.

Arc/Info ASCII Grid

Zunächst wird dazu ein M x N Array bestehend aus Integer Zahlen erstellt und dann Wert für Wert aus dem Datengitter (bestehend aus M Zeilen und N Spalten) ausgelesen und in das Array gespeichert. Das Array ist als Speicher besser geeignet als eine verkette Liste, da später beim Zeichnen mit Indizes schneller auf die einzelnen Werte zugegriffen werden kann.

Nachdem das Einlesen korrekt funktionierte, wandte ich mich dem schwierigeren Teil zu, nämlich der Darstellung der Daten aus diesem Array. Zum Zeichnen verwende ich folgendes Verfahren:

[0][0] [M][0] [M][N]

Da es sich bei dem Zeichenalgorithmus genau genommen um eine Unterteilung in spezielle Rechtecke (Quadrate) handelt, funktioniert dieser theoretisch auch mit nicht quadratischen Geländedaten. Mit Steigender Abweichung der Zeilenanzahl zu der Spaltenanzahl würde jedoch die Qualität des Ergebnisses sinken.

An dem weißen Gittermodell kann man bereits Geländeformen und Strukturen erkennen. Ab einer bestimmten Detailstufe oder der Darstellung des Geländes mit ausgefüllten Dreiecken sieht man jedoch nicht mehr als ein weißes Quadrat. Das digitale Geländemodell selbst kommt jedoch ohne jegliche Oberflächeninformation. Es gibt dennoch zwei Möglichkeiten Oberflächeninformation über andere Quellen zu erhalten oder künstlich auf Basis des digitalen Geländemodells zu erzeugen und darzustellen.

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