Was ist Photovoltaik

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Die Sonnenenergie lässt sich auf unterschiedliche Weise nutzen. Zum einen kann die Wärmestrahlung der Sonne in einer thermischen Solaranlage zur Warmwasserherstellung oder zur Unterstützung der Gebäudeheizung verwendet werden. Zum anderen kann die Sonnenenergie mit Hilfe von Solarzellen in elektrischen Strom umgewandelt werden. Die Umwandlung von Lichtenergie in elektrischen Strom bezeichnet man als Photovoltaik.



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Die Ursprünge der Photovoltaik liegen Mitte des 19. Jahrhunderts. Der sogenannte photoelektrische Effekt wurde von dem französischen Wissenschaftler Alexandre Edmond Becquerel 1839 erstmals beschrieben. Technisch wird die Photovoltaik allerdings erst ab Mitte des 20. Jahrhunderts genutzt. Ende der fünfziger Jahre wurden mit Hilfe von Solarzellen Satelliten mit elektrischen Strom versorgt.

Solarzelle, Photovoltaik, Fotovoltaik

Schema: Solarzelle

Der Wirkungsgrad der ersten Solarzellen lag bei  ca. 4%. Heute werden mit modernen monokristallinen Solarzellen Wirkungsgrade über 20% erreicht. Diese hohen Wirkungsgrade wurden durch intensive Forschung im Bereich der Solartechnik ermöglicht, wobei die Forschung durch die Energiekriese in den 70iger Jahren angeregt wurde. Auch das steigende Umweltbewusstsein hat ein Umdenken in der Energiepolitik bewirkt. Die Einspeisevergütung macht die Photovoltaik auch für private Haushalte interessant, so dass die Nachfrage nach effizienten Photovoltaik – Anlagen in den letzten Jahren gestiegen ist. Während der Preis für Solarzellen mit hohem Wirkungsgrad in den letzten Jahren stark gefallen ist und wahrscheinlich auch noch weiter fällt, da effizientere Produktionsmethoden angewendet werden, wie noch vor wenigen Jahren.

Was ist Photovoltaik, Funktionsweise von Solarzellen.

Die nebenstehende Grafik veranschaulicht den Aufbau und die Funktionsweise einer Photovoltaikzelle. Eine Solarzelle besteht aus zwei Halbleiterschichten, der n – Schicht und der p-Schicht, mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften. Trifft Sonnenlicht auf die Photovoltaikzelle, so sammeln sich die Elektronen in der n-Schicht, so dass dort ein Elektronenüberschuß entsteht, während es  in der p-Schicht zu einem Elektronenmangel kommt. Auf diese Weise entsteht zwischen den Beiden Schichten ein Potentialgefälle, es fließt eine elektrische Spannung im Millivoltbereich. Durch Zusammenschalten von vielen Solarzellen können Spannungen und Ströme erzeugt werden, die sich für eine technische Nutzung des photoelektrischen Effektes eignen.



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Was sollte man beim Kauf einer Photovoltaik – Anlage beachten?

Nicht nur der Preis einer Photovoltaikanlage sollte  kaufentscheidend sein, sondern auch die Haltbarkeit der verwendeten Komponenten. Solarzellen verlieren über die Jahre hinweg an Leistung. Bei billigen Solarzellen kann es passieren, das sich die Anschaffung nicht amortisiert, da die Zellen oft schon nach wenigen Jahren zu wenig Leistung bringen. Daher sollte man sich im Fachhandel genau über die Haltbarkeit bzw.  die Garantiezusagen des Herstellers informieren.



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Eine Photovoltaikanlage besteht nicht nur aus Solarpaneelen sondern auch aus anderen Komponenten wie z.B. einem Wechselrichter, der den Solarstrom (Gleichstrom) in Wechselstrom umwandelt, damit dieser in das Stromnetz eingespeist werden kann. Minderwertige  Wechselrichter gehen oft schon nach kurzer Zeit kaputt und besitzen häufig einen sehr schlechten Wirkungsgrad, so dass die in den Solarzellen erzeugte elektrische Energie in Wärme umgewandelt wird und somit nicht in das Stromnetz eingespeist werden kann. Dadurch sinkt der Gesamtwirkungsgrad der Photovoltaik -Anlage und natürlich auch die Einnahmen.