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Photovoltaik

Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie. Im Gegensatz zur Solarthermie muss nicht erst Wasser erwärmt werden, sondern es wird direkt nutzbarer Strom erzeugt.

Einsatzgebiete

Die Usprünge der Photovoltaik liegen in der Raumfart, auf den Sonnensegeln von Satelitten und Raumfähren. Heutzutage findet sie jedoch zahlreiche Anwendung z.B. auf Dachflächen, bei Parkscheinautomaten, in Taschenrechnern, an Schallschutzwänden oder auf allen möglichen Freiflächen.

Ein paar Zahlen

Jeden Tag gibt unsere Sonne unzählige kWh an Strahlungsenergie ab. Jährlich sind es rund 1,5 EUR 1018 kWh; dies entspricht in etwa dem 15.000-fachen des gesamten Energieverbrauchs der Menschheit im Jahre 2006. Obwohl Deutschland sicher nicht zu den sonnenreichsten Ländern zählt würden theoretisch etwa 2 Prozent der Gesamtfläche des Landes genügen, um mit heute verfügbarer Technik in der Jahressumme die gleiche elektrische Energie zu ernten, die Deutschland insgesamt pro Jahr benötigt.



Photovoltaik: Vorteile

Keine Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen

Es ist kein Geheimnis, dass Öl und Erdgas zur Neige gehen. Doch auch ohne diese dringende Notwendigkeit spürt jeder die Verknappung und Verteuerung dieser Rohstoffe am eigenen Geldbeutel - spätestens wenn die jährliche Nebenkostenabrechnung eintrifft. Dabei liefert unsere Sonne uns kostenlose Energie quasi bis vor die eigene Haustür - und das noch viele tausend Jahre lang. Da scheint es doch nur sinnvoll diese für sich zu nutzen? Im Gegensatz zu herkömmlichen Brennstoffen entsteht bei der Stromerzeugung durch Sonnenenergie keine schädliche Nebenprodukte wie Abgase (beispielsweise CO²), die unsere Umwelt stark beeinflussen. Selbst die Energie die für den Produktionsprozess von PV-Anlagen nötig ist wird in wenigen Jahren um mehr als das 10 fache durch eine heutige Photovoltaik - Anlage bereits abgedeckt. Die Energiebilanz einer PV-Anlage ist somit mehr als umweltfreundlich.


Wafer und Zellen

Die Rohmaterial-Blöcke (aus Silicium) zur Produktion von Wafern werden als Ingot bezeichnet. Diese können monokristalline oder multikristalline (andere Bezeichnung: polykristalline) Struktur besitzen. Die Form der Ingots und damit auch die der daraus hergestellten Wafer ist für Solarzellen meist quadratisch. Monokristalline Solarzellen gibt es daneben "pseudoquadratisch", d. h. mit runden Ecken. Dadurch fällt bei der Erzeugung aus den stets runden monokristallinen Ingots weniger Verschnitt an. Die Waferdicke ist meist wesentlich dünner als in der Halbleiterindustrie, circa 200 µm in der aktuellen Massenproduktion. Es werden keine Polierverfahren verwendet.

Silizium als Grundstoff WaferSolarzelle


Solarzellen kann man nach verschiedenen Kriterien einordnen. Das gängigste Kriterium ist die Materialdicke. Hier wird nach Dickschicht- und Dünnschichtzellen unterschieden. Darüberhinaus gibt es zwei verschiedene Arten von Silizium- Solarzellen: mono- und polykristalline Zellen.

Monokristalline Zellen werden aus Wafern hergestellt, wie sie auch für die Halbleiterherstellung verwendet werden. Sie sind verhältnismäßig teuer.
Polykristalline Zellen bestehen aus Scheiben, die nicht überall die gleiche Kristallorientierung aufweisen. Sie können z. B. durch Gießverfahren (s. u.) hergestellt werden und sind preiswerter und in Photovoltaik-Anlagen am meisten verbreitet. Viele Solarzellen zusammengenommen können zu Solarpanelen verarbeitet werden, die heute jeder Privatmann auf seinem Dach installieren kann.


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