Photovoltaik
Photovoltaik (auch Fotovoltaik) ist die Erzeugung elektrischer Spannung mit Hilfe von Licht, insbesondere auch dem Sonnenlicht, unter Ausnutzung des photovoltaischen Effekts.
Solarzellen erzeugen aus Tageslicht Gleichstrom. Den Gleichstrom kann man in einem Akku speichern oder mit einem Konverter in Wechselstrom umwandeln. Betreiber von Netzgekoppelte Solaranlagen speisen den erzeugten Strom in das Netz eines Energieversorgers ein und erhalten dafür eine festgelegte Vergütung. Gibt es keine Verbindung zum öffentlichen Stromversorgungsnetz, spricht man von einer Inselanlage.
Solarzellen werden aus Halbleitermaterialien, meist Silizium, gefertigt, die aus Abfällen der Halbleiterelektroindustrie bezogen werden. Solarzellen gibt es in unterschiedlichen Formen, meist rund oder quadratisch. Eine grundsätzlich andere Art von Solarzellen stellen die Grätzel-Zellen dar.
Mehrere Solarzellen bilden ein Solarmodul, in dem die Solarzellen so miteinander verschaltet sind, dass elektrischer (Gleich-) Strom fließen kann. Dieser physikalische Prozess verbraucht kein Material, so dass Solarzellen verschleissfrei Strom produzieren.
Verschiedene Arten von Solarzellen
- Bei monokristallinen Solarzellen ist das Material (Silizium) auf atomarer Ebene in einem absolut regelmäßigen Kristall angeordnet. Diese Solarzellen sind am langlebigsten und haben den höchsten Wirkungsgrad - ihre Herstellung verbraucht aber auch die meiste Energie.
- Multikristalline Solarzellen: Das Material bildet bei der Herstellung viele einzelne Kristalle, erkennbar an der eisblumenartigen Struktur auf der Oberfläche.
- Dünnschicht-Solarzellen: Bei Dünnschicht-Solarzellen wird eine sehr dünne Schicht aus Halbleitermaterial direkt auf Glas oder Edelstahlfolie aufgedampft. Dabei wird nur sehr wenig Material verwendet, so dass Energie- und Materialverbrauch - und damit auch die Herstellungskosten - geringer sind, als bei anderen Herstellungsverfahren.
Allerdings sind auch Wirkungsgrad und Lebensdauer von Dünnschichtsolarzellen geringer. Als Materialien werden zum Beispiel Amorphes Silizium, Gallium-Arsenid, Cadmium-Tellurid (CdTe), Kupfer-Indium-Selenid (CIS) verwendet.
- Grätzel-Zellen: Sie sind eine Anwendung der Bionik und verwenden den natürlichen Blattfarbstoff Chlorophyll als Lichtakzeptor und Elektronenpumpe. Als Träger für das Chlorophyll wirkt ein Halbleiter, z.B. Titandioxid (TiO2), das unter der oberen Glasplatte liegt. Die Innenseite der unteren Glasplatte ist mit einem Elektrolyt und Graphit beschichtet. Vorzüge der Grätzel-Zelle liegen in den prinzipiell niedrigen Herstellungskosten und der geringen Umweltbelastung bei der Herstellung sowie darin, dass sie diffuses Licht vergleichsweise gut nutzen kann. Bei experimentellen Zellen wurden Wirkungsgrade bis ca. 15 Prozent erreicht.
Prinzipieller Aufbau einer Photovoltaikanlage
- Solarmodule
- Kabel
- Wechselrichter zur Netzeinspeisung
- Stromzähler
Ertrag einer Solarstromanlage
In unseren Breitengraden kann man ungefähr ein Energieertrag von 750 bis 850 kWh pro kWp installierter Leistung der Anlage und Jahr erwarten.
Kommentar: Ich habe eine Anlage mit 2 kWp auf meinem Dach und habe im letzten Jahr ca 2100 kWh produziert.
Ein nicht ganz ernst gemeintes Zitat: "Eine gute Photovoltaikanlage sollte auch bei Vollmond noch Strom produzieren."
Hersteller
- Deutsche Cell GmbH; Freiberg (Sachsen)
- BP Solar in Hameln
- Isofoton in Nordrhein-Westfalen
- SolarWorld-Tocher Solar-Factory GmbH (2 x 25 MWp) in Freiberg
- SolarWorld AG mit Sitz in Bonn
- RWE Schott Solar, Alzenau
- Flabeg, Gelsenkirchen
- Solara AG, Wismar
- Berliner Solon AG