Rendite aus der Sonne
Vom Sandkorn zum Stromlieferanten
- Funktionsschema einer Solarzelle
Basismaterial für alle marktgängigen Solarzellen ist der Halbleiterwerkstoff Silizium, das mit einem Anteil von 27,5 % nach Sauerstoff das zweithäufigste Element der Erdkruste ist. Da es aber nicht in Reinform vorkommt, muss es durch aufwendige Verfahren aus Sand oder Quarz gewonnen werden. Dabei wird das Silizium in zwei Schichten mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften unterteilt, wodurch es zur Diode wird. Nach der Reduktion und Reinigung des Quarzsandes werden aus dem hochreinen Silizium dünne Scheiben mit 0,2 bis 0,3 mm Dicke und in Maßen von 10 x 2 cm hergestellt. Da der glatt polierte Halbleiter ähnlich spiegelt wie Metall, wird auf die Frontseite eine dünne Schicht (etwa 0,2 µm) aus verschiedenen Elementen aufgedampft, welche die Reflexion vermindert. Bei voller Sonneneinstrahlung wird in einer Zelle eine elektrische Leistung von ca. 1,5 W Gleichstrom erzeugt.
- Ein Solarzelle bildet den Kern einer Photovoltaik-Anlage
Das Solarmodul wird aus der Zusammenschaltung mehrerer Solarzellen gebildet und mittels einer Laminierung aus Glas und Kunststoff witterungsbeständig gemacht. Die bei der Herstellung von Solarmodulen benötigte Energie amortisiert sich innerhalb von ca. 3 Jahren. Das heißt, das Modul hat in dieser Zeit die gleiche Menge an Energie erzeugt, wie für die Herstellung eingesetzt wurde. Durch Reihen- und Parallelschaltung mehrerer Module können Photovoltaik-Generatoren mit nahezu beliebig großer Leistung gebaut werden. Um die erzeugte Energie einsetzen zu können, muss sie in Wechselstrom umgewandelt werden, wie er im öffentlichen Stromnetz verwendet wird. Wechselrichter erfüllen diese Funktion und sind eine weitere Hauptkomponente einer PV-Anlage. In Regionen, die über ein flächendeckendes Stromnetz verfügen, wie die meisten Länder in Europa, werden PV-Anlagen an das allgemeine Netz gekoppelt. Der erzeugte Solarstrom wird in das Netz gespeist und ist Teil des aktuellen Strommix.