Solarenergie – Photovoltaikanlagen

Erschienen am 13.08.2013 um 08:19 Uhr

Solarenergie – Photovoltaikanlagen

Der Begriff leitet sich aus dem griechischen Wort für „Licht“, sowie aus der Einheit für die elektrische Spannung, dem Volt ab. Die Photovoltaik ist ein Teilbereich der Solartechnik, die weitere technische Nutzungen der Sonnenenergie einschließt.
Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Lichtenergie, meist aus Sonnenlicht, in elektrische Energie mittels Solarzellen
Bei der Energiewandlung wird der photoelektrische Effekt von Solarzellen ausgenutzt, die zu so genannten Solarmodulen verbunden werden. Die erzeugte Elektrizität kann direkt genutzt, in Akkumulatoren gespeichert oder in Stromnetze eingespeist werden. Vor Einspeisung der Energie in Stromnetze, die mit Wechselspannung betrieben werden, ist die von den Solarzellen erzeugte Gleichspannung von einem Wechselrichter umzuwandeln. Das System aus Solarmodulen und den anderen Bauteilen wird Photovoltaikanlagen bezeichnet.
Die photovoltaischen Zellen werden aus ganz unterschiedlichen Materialien hergestellt.
Nur bestimmte Materialien können Licht in Strom umwandeln, eines davon ist Silizium. Mehr als 90 Prozent aller Solarzellen werden aus Silizium hergestellt. Sein Vorteil: Der Grundstoff Quarzsand ist in ausreichender Menge auf der Erde vorhanden und Silizium ist umweltverträglich.
Eine kristalline Solarzelle besteht meist aus zwei Schichten Silizium – zusammen zwei bis drei Zehntel Millimeter dick.
Auf der Sonnenseite ist das Silizium gezielt mit Phosphor-Atomen durchsetzt. Phosphor-Atome haben, simpel ausgedrückt, ein negatives Elektron zu viel (also negativ). Auf der anderen Seite der Zelle sitzen Bor-Atome – sie haben ein Elektron zu wenig (also positiv). Negative und positive Schicht berühren sich.
Solarzellen können im Freien nicht ohne Schutz arbeiten. Sie müssen unter eine Hülle, dem so genannten Modul.
Im Modul werden mehrere Solarzellen zu einer Einheit zusammen geschaltet. Kristalline Zellen werden aneinander gereiht und miteinander verbunden. Die Stränge verpackt man in Kunststoff-Folien und legt sie zwischen zwei Glasplatten.
Trifft Licht auf die Zelle, werden die Elektronen in Bewegung gesetzt. So in Fahrt gebracht, springen sie über die Grenze von der negativen in die positive Schicht, wo es an Elektronen mangelt – andere rücken nach. Die Elektronen wandern über Metallgitter, Kabel und Trägerplatte wieder zurück in ihre alten Schicht auf der Unterseite der Zelle. Wenn der Kreislauf geschlossen ist, fließt elektrischer Strom. Je mehr Lichtstrahlen auf die Elektronen treffen desto mehr Strom wird produziert. Bei gleichbleibender Einstrahlung hängt der Stromgewinn allein von der Oberfläche ab. Je größer die Oberfläche, desto höher die Stromstärke. Scheint die Sonne stärker, produziert die Solarzelle mehr Strom. Es handelt sich dabei um Gleichstrom, wie er auch in Batterien gespeichert ist. Solarzellen können jedoch keinen Strom speichern, sie liefern ihn.
Gerade in Ländern wie den USA, Japan und Deutschland wird die Nutzung von Solarenergie immer weiter vorangetrieben.
Solaranlagen werden immer beliebter und auch zunehmend kostengüsntiger.
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