Solarzellen (Photovoltaik)

Bei der Photovoltaik kann mit Hilfe von Solarzellen, aus der Strahlungsenergie der Sonne, Strom generiert werden. Die Zusammenschaltung von mehreren Solarzellen wird als Solarmodul bezeichnet.

Funktionsweise / Arbeitsweise

Die von der Sonne abgestrahlte Energie trifft auf ein Solarmodul. Dabei werden Photonen (Lichtteilchen) aus der Sonnenstrahlung im Halbleitermaterial (meist aus kristallinem Silizium) der Solarzelle absorbiert. Durch diese Absorption werden Elektronen-Loch-Paare gebildet. Die Elektronen sind negative Ladungsträger. Die so genannten "Löcher" (positiv geladen) sind nichts anderes als fehlende Elektronen. Durch die räumliche Trennung von Elektronen und "Löchern" kann ein Strom fließen. Dieser Strom kann sowohl in das Stromnetz, als auch in einen Batteriespeicher eingespeist werden. Werden mehrere Module hintereinander geschaltet, so addiert sich ihre Spannung.

Übersicht zu Vorteilen und Nachteilen

umweltfreundlicher Betrieb

relativ hohe Einspeisevergütung

Unabhängigkeit von Energiekonzernen

keine Brennstoffkosten

hohe Lebensdauer

Abhängigkeit von der Sonnenstrahlung (Zeit, Winkel, Intensität)

geringer Wirkungsgrad

Anschaffungskosten

Da der Strom mit Hilfe der Sonnenstrahlung erzeugt wird, ist die Solarzellentechnik eine sehr umweltfreundliche Art der Energieumwandlung. Sie ist dazu auch noch sehr flexibel was den Einsatzbereich angeht. Solarmodule können sowohl in großen Solarfeldern, als auch im privaten Bereich eingesetzt werden. Für das Eigenheim ergibt sich des weiteren der Vorteil nicht mehr vollständig von großen Energiekonzernen den Strom beziehen zu müssen und somit unabhängiger zu sein. Dadurch, dass keine Brennstoffkosten anfallen und keine aufwendige Wartung erforderlich ist, fallen die Betriebskosten gering aus. Nachteilig ist die Abhängigkeit von der Sonne, da Nachts und bei schlechtem Wetter keine elektrische Energie generiert werden kann.

Wirkungsgrad und weitere Informationen

Es gibt bereits Photovoltaikkraftwerke mit mehreren MW Nennleistung. Geringe Betriebskosten und eine hohe Lebensdauer sprechen für diese Technik. Zu beachten sind allerdings die hohen Anschaffungskosten, welche aber mit fortschreitender Entwicklung rückgängig sind. Für den Betrieb von Solarzellen gibt es eine staatliche Einspeisevergütung. Finanziert wir das ganze über das EEG. Solarzellen erreichen Wirkungsgrade von ca. 15%. Ihr Einsatzbereich reicht von der Raumfahrt über Akkuladestationen bis hin zum Antrieb von Autos, Schiffen und Flugzeugen.