Was ist Photovoltaik?

Das Wort Photovoltaik erklärt sich fast von selbst: es wird übersetzt aus dem griechischen Phos (=Licht) sowie Volt (=Maßeinheit für elektrische Spannung). Es ist also um die Umwandlung von Licht in elektrische Energie.

Die Geschichte

Obwohl der photovoltaische Effekt bereits 1839 entdeckt wurde, konnte er erst in den fünfziger Jahren dieses Jahrhunderts praktisch eingesetzt werden. Die Photovoltaik( PV) wurde für die ersten Satelliten entwickelt. Brennstoffzellen,Batterien, Nuklearzellen im herkömmlichen Sinn kamen damals nicht in Frage: nach kurzer Zeit wäre die mitgelieferte Energie aufgebraucht und der Satellit damit unbrauchbar geworden.
Durch die Entwicklung von Solarzellen aus Silizium war die PV ideal für diese Anwendung. Ihre Vorteile waren klar: praktisch unbegrenzte Nutzung der Energiequelle (die Sonne)

keine Abfallprodukte ( wie Abgase usw.)

hohe Zuverlässigkeit, da keine beweglichen Teile vorhanden sind

absolute Wartungsfreiheit der Bauteile


Die Funktion

Das Prinzip einer Photozelle ist äußerst einfach: Licht fällt in die Zelle ein, und erzeugt in den Siliziumplatten eine elektrische Spannung, die dann mittels Elektroden von den Oberflächen abgenommen werden kann. Eine Standardzelle (ca. 10 x 10 cm) liefert bei voller Sonneneinstrahlung eine Spannung von 0,5V und einen Strom von 3A, also eine Leistung von 1,5 Watt. Um diese 1,5 Watt zu erhöhen, werden mehrere einzelne Zellen zu sogenannten Modulen zusammengeschaltet.



Die Herstellung von Solarmodulen

Der Grundstoff für Photovoltaikzellen ist Silizium, das nach Sauerstoff das häufigste Element der Erdkruste ist. Es kommt in der Natur aber nicht rein, sondern nur in Verbindung mit anderen Elementen vor. Für die Herstellung von PV-Zellen ist jedoch reines Silizium erforderlich. Das Reinigen des Siliziums ist der aufwendigste und teuerste Prozess bei der Herstellung. Die reinen Siliziumstäbe werden in dünne Scheiben geschnitten, durch Ätzen und Schleifen geglättet. Bei einem anderen Verfahren werden Siliziumatome auf eine Glasscheibe aufgedampft (amorphes Silizium).
Der nächste Prozess ist das sogenannte "Dotieren". Hierbei werden die Siliziumscheiben gezielt durch Fremdatome "verunreinigt". Die Scheibe kann jetzt bereits PV-Zelle genannt werden, da sie nun Halbleitereigenschaften hat und im Prinzip bereits funktioniert.
Zum Erreichen der gewünschten Leistung und zum Schutz vor Umwelteinflüssen (Wind, Schnee, Regen/Eis, usw.) werden die einzelnen PV-Zellen el. zusammengeschaltet und in einen Metallrahmen hinter eine schützende Glasscheibe eingearbeitet.

es gibt verschiedenen Arten von Solarzellen

Es werden folgende Arten von PV-Zellen, aufgrund der Herstellung unterschieden:Monokristalline Zellen (1): entstehen durch Sägen aus einem Einkristall-Stab. Der Vorteil ist ein hoher Wirkungsgrad (bis zu 16%). Diese ist jedoch in der Anschaffung teurer. Diese Zellenart ist durch die einheitliche, meist blaue Farbgebung zu erkennen. Polykristalline Zellen (2): werden in Blöcken gegossen und in Scheiben gesägt. Der Wirkungsgrad ist zwar geringer (10-12%), dafür ist aber auch der Preis kleiner. Diese Zellenart ist durch eine gut erkennbare Musterung (bedingt durch die mehreren Kristalle) zu erkennen.
Amorphe Zellen (3): werden durch Aufdampfen von Siliziumschichten auf eine Glasscheibe gefertigt. Diese Art von Zellen hat zwar den geringsten Wirkungsgrad (ca. 4-8%), ist dafür aber auch für diffuse Einstrahlung (bewölkter Himmel, usw.) geeignet. Diese Zellenart hat meistens eine dunkle Farbe. Diese Solarzellen, gibtes in allen möglichen Formen (kreisrund, achteckig, unregelmäßige Formen, und sogar gewölbte Formen sind möglich).



Die Zukunft der PV

Die Photovoltaik eine Energiequelle mit vielen Vorteilen, die für sich sprechen: die Energiequelle Sonne ist kostenlos und praktisch unerschöpflich

die Photovoltaik ist äußerst umweltschonend, da keinerlei Abgase oder Rückstände entstehen

die Anlagen sind beliebig erweiterbar; d.h. die Leistung einer PV-Anlage kann auch nachträglich werden

es gibt keine Mindestgröße von PV-Anlagen. PV-Anlagen sind von wenigen mW (tausendstel Watt) bis zu MW (Millionen Watt) realisierbar

hohe Lebensdauer, wartungsarm und einfach im Aufbau

bei kleinen Leistungen eine extrem mobile Energiequelle

dezentrale Energieversorung, dadurch Unabhängigkeit von Energiekrisen Gegenargumente wie hohe Kosten oder hoher Platzbedarf kann man nicht gelten lassen: die Anschaffungskosten amortisieren sich bereits nach kurzer Zeit

der Platzbedarf einer PV-Anlage ist im Verhältnis zu anderen Kraftwerksformen mindestens gleich, oder gar geringer. Außerdem kann eine Photovoltaik-Anlage auch auf Flächen wie Dächern, Fassaden, usw. montiert werden.




Der wichtigste Punkt einer PV-Anlage ist eine fachmänische Planung !!!