Photovoltaik

Das Wort Photovoltaik ist eine Zusammensetzung aus dem griechischen Wort für Licht und dem Namen des Physikers Alessandro Volta. Es bezeichnet die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen.

Entdeckung

Entdeckt wurde der photovoltaische Effekt (auch photoelektrischer Effekt genannt) 1839 von dem französischen Physiker Alexandre Edmond Becquerel. Der Vater von Henri Becquerel, welcher die Radioaktivität des Urans entdeckte, war zu dieser Zeit erst 19 Jahre alt. Der junge Forscher experimentierte mit Batterien mit einem galvanischem Element. Diese bestrahlte er mit Licht und stellte die Zunahme von elektrischer Spannung fest. Warum das geschah, konnte er aber nicht erklären. Viele Wissenschaftler zweifelten an der Seriosität dieser Entdeckung. Erst mehr als zwanzig Jahre später, 1905, konnte Nobelpreisträger Albert Einstein den Photoeffekt mit seiner Quantentheorie des Lichts erklären und beweisen.

Wirkungsweise

Die Erzeugung von Solarstrom geschieht über Solarzellen, die zu einem Solarmodul zusammengefasst werden. Je mehr Licht auf das Modul fällt, um so mehr Photovoltaik-Strom fließt. Der produzierte Gleichstrom kann entweder direkt in Batterien gespeichert werden oder über eine Wechselrichter als Wechselstrom direkt genützt oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden

  

Photovoltaik Zellen

Solarzellen bestehen aus verschiedenen Halbleitermaterialien die unter Zufuhr von Licht oder Wärme elektrisch leitfähig werden. Über 95 % aller weltweit  produzierten Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium, mit dem Vorteil, dass Silizium als zweithäufigstes Element der Erdrinde in ausreichenden Mengen vorhanden und die Verarbeitung des Materials umweltverträglich ist.

 

 

Wie funktioniert eine Solarzelle?

In einer Solarzelle wird der photovoltaische Effekt zur Erzeugung von Strom genutzt. Treffen Photonen (Sonnenlicht) auf die n-Schicht der Solarzelle, entstehen Elektronen-Loch-Paare und eine Spannung, die an den Plus- und Minuspolen der Solarzelle über Kontakte entnommen wird. Der Wirkungsgrad der Zellen nimmt bei hohen Temperaturen ab.

 

Unterschiedliche Zelltypen

 - monokristalline Siliziumzellen benötigt man hochreines Halbleitermaterial und haben einem hohen Wirkungsgrad bei hohen Energiekosten bei der Produktion - somit auch einen höheren Preis.

 - polykristalline Siliziumzellen sind aufgrund des Herstellungsverfahrens kosteneffizienter, und sind somit der meistverbaute Zelltyp.