Sonnenenergie

Technik

Wie funktioniert Photovoltaik?

Solarzellen bestehen aus Halbleitern, welche unter Lichteinstrahlung das Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Diesen physikalischen Vorgang, der völlig emissionsfrei – also ohne Lärm und Schadstoffe – geschieht, nennt man Photovoltaik. Die zur Stromerzeugung benötigten Solarzellen bestehen in der Regel aus mehreren dünnen Schichten von Halbleitermaterialien. Als Basismaterial dient fast immer Silizium, welches als zweithäufigstes Element der Erdkruste nahezu unbegrenzt verfügbar und zudem umweltverträglich ist.

Die verschiedenen Silizium-Solarzellen

Die Silizium-Solarzellen werden nach Herstellungsverfahren in drei Gruppen gegliedert, welche sich auch nach Farbe und Erscheinungsbild unterscheiden:

  1. Monokristalline Zellen
    Derzeit höchster Modulwirkungsgrad**, jedoch teuer in der Herstellung
  2. Polykristalline Zellen
    Modulwirkungsgrad** leicht niedriger, bestes Preis/Leistungs-Verhältnis
  3. Amorphen- oder Dünnschicht-Zellen
    Zur Zeit noch tiefer Modluwirkungsgrad**, jedoch günstig in der Herstellung

**Der Modulwirkungsgrad gibt an, welcher Anteil des darauf treffenden Sonnenlichts in elektrische Energie umgewandelt wird.

Für die Herstellung kristalliner Zellen wird ein Silizium-Kristal in dünne Scheiben gesägt. Während monokristalline Zellen ein homogenes Erscheinungsbild aufweisen (gleichmässige, satte Farbe), sind bei der polykristallinen Oberfläche Kristalle zu erkennen. Bei den Dünnschichtzellen wird das Trägermaterial aufgedampft, wodurch die Materialkosten sinken. Diese Technologie ist wegen der tiefen Wirkungsgrade heute jedoch noch nicht marktfähig.

Das Photovoltaik-Modul

Die Verschaltung und witterungsbeständige Verpackung von mehreren Solarzellen miteinander (pro Modul 60 Zellen) wird Solarmodul genannt. Auf der Vorderseite kommen als Verpackungsmaterial meist Glas, zum Teil auch Kunststoff-Folien zum Einsatz. Die Rückseite wird oftmals mit Kunststoff-Folie, teilweise aber auch aus Glas gefertigt. Dazwischen befinden sich die Solarzellen, welche in einem transparenten Material eingebettet werden.