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Sonnenenergie

 

Solarzellen - echte Minikraftwerke

Foto: Solarzellen

Photovoltaik nennt man diese Art der Stromgewinnung aus Sonnenenergie. Oder richtiger gesagt: die Umwandlung der Energie des Sonnenlichts in elektrische Energie. Und das geht direkt – ohne den Umweg von Dampf, Turbine und Generator.

Solarzellen bestehen aus einem Halbleitermaterial, in dem bei Lichteinstrahlung negative (Elektronen) und positive Ladungsträger getrennt werden. Ein durch Dotierung (gezielte Verunreinigungen) im Halbleiter vorhandenes elektrisches Feld trennt die Ladungsträger. So kommt es auf der einen Seite zu einem Mangel, auf der anderen Seite zu einem Überschuss von Elektronen. Diese elektrische Spannung lässt sich an je einem Metallkontakt auf der Ober- und Unterseite abnehmen. Solarzellen beinhalten als Halbleiter heute zum überwiegenden Teil Silizium. Bei Solarzellen an kleinen elektronischen Geräten (Taschenrechner) handelt es sich um amorphe Siliziumdünnschichten. Die Solarzellen für die Stromproduktion bestehen meist aus massivem multikristallinem Silizium. Dieses Silizium wird aus Quarzsand während einer Reinigungsprozedur gewonnen. Das typische blaue Aussehen von Solarzellen kommt von der Antireflexbeschichtung, die Lichtreflexionenen verhindert. Eine ähnliche Beschichtung findet auch bei Brillen oder Fotoobjektiven Verwendung.

Solarzellen sind ideal für Kleingeräte wie Taschenrechner und Uhren, als zusätzliche Energiequelle für Wohnhäuser oder für das Betreiben von Insellösungen. Überall dort eben, wo kein direkter Anschluss ans Stromnetz möglich oder sinnvoll ist. Trotz der technischen Verbesserungen der letzten Jahre besteht bei der Erzeugung größerer Strommengen noch immer ein erheblicher Flächenbedarf. Pro Kilowatt installierter Leistung werden im Schnitt etwa zehn Quadratmeter Solarzellen benötigt.

Mittelfristig werden Silizium-Solarzellen die Standardlösung in der Photovoltaik bleiben. Tandem- oder Tripelzellen, bei denen zwei oder drei dünne Schichten mit unterschiedlicher Lichtempfindlichkeit übereinander liegen, könnten vielleicht in Zukunft höhere Wirkungsgrade für spezielle Anwendungen erreichen. Entwicklungen zur Steigerung von Wirtschaftlichkeit und Wirksamkeit gehen auch in Richtung neuer Halbleitermaterialien, die in dünnen Schichten auf Trägermaterialien wie zum Beispiel Glas aufgebracht werden.

In Deutschland sind derzeit einige Solarzellenkraftwerke in Betrieb. Zum Beispiel in Pellworm, Grevenbroich oder Kobern-Gondorf. Ihre Leistung beträgt einige Hundert Kilowatt. Mit der Novellierung des Erneuerbaren Energien Gesetzes (EEG-Gesetz) werden derzeit in Deutschland zahlreiche Solarparks im Leistungsbereich von einigen Megawatt errichtet. Übrigens liefert die Sonne täglich den Weltenergiebedarf von acht Jahren. Experten gehen davon aus, dass leider auch in Zukunft nur ein Bruchteil dieses Potenzials nutzbar sein wird.

 

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