Photovoltaik

Die Geschichte der technisch nutzbaren Photovoltaik begann mit der Entdeckung des photovoltaischen Effektes durch Alexander Bequerel im Jahre 1839. Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Licht in elektrische Energie.
Solarzellen werden überwiegend aus Silizium hergestellt. Aus diesem Material werden Scheiben von wenigen zehntel Millimeter Dicke geschnitten. Durch gezieltes Verunreinigen (Dotieren) mit Phosphor und Bor erzielt man in einer
dünnen Oberflächenschicht einen Überschuß an Elektronen (n-Silizium), im Rest des Materials einen Mangel an Elektronen (p-Silizium). Im Übergangsbereich entsteht ein inneres elektrisches Feld (Raumladungszone, RL-Zone).
Bei Lichteinwirkung werden freie Ladungsträger erzeugt und durch das innere elektrische Feld nach ihrer Polarität getrennt. Die elektrische Gleichspannung wird durch beiderseitig angebrachte Kontakte nach außen geführt, über die die Elektronen fließen können.

Aus Anwendungen in der Raumfahrttechnik entstanden in den 60er Jahren praktisch einsatzfähige Produkte.
Heute sind drei Zelltechnologien in großen Mengen verfügbar:
Je nach Art der kristallinen Struktur unterscheidet man zwischen:
monokristallinen Solarzellen:
Diese sind einheitlich dunkel, nahezu schwarz, haben sehr wenig Fremdatome. Der Wirkungsgrad ist am höchsten und liegt zwischen 13 - 16%.
polykristallinen Solarzellen:

Diese schimmern unterschiedlich bläulich, meist in einem hellen blau, sie haben einen geringeren Reinheitsgrad. Der Wirkungsgrad ist etwas schlechter. Er liegt bei 12 - 13%.
amorphen Solarzellen:
Diese kennt man in erster Linie von Taschenrechnern und Armbanduhren. Ihre Farbe ist dunkelbraun. Sie haben keine definierte wiederkehrende, kristalline Struktur und einen schwächeren Reinheitsgrad. Der Wirkungsgrad liegt bei 6 - 8%.
Die Grösse einer einzelnen Solarzelle kann verschieden sein.

Typische Grössen sind 10 x 10 cm oder die Hälfte bzw. ein Drittel davon, auch kleiner. Module sind die unter einer gemeinsamen, transparenten Abdeckung zusammengefassten und verschalteten Einzelzellen. In einem Solarmodul werden die Solarzellen (typisch 36 Stk) in Reihe zusammengeschaltet. Eine Solarzelle hat eine Spannung von 0,5 Volt und einen Strom von 3-7 Ampere (je nach Größe). Schaltet man die Zellen hintereinander, ergibt sich eine Modulspannung von 18 Volt und ein Strom von 3-7 Ampere. Es gibt auch Solarmodule mit 72 Solarzellen - 36 Volt usw....
Die Solarzelle kann entsprechend der Strahlungsleistung der Sonne den Gleichstrom erzeugen. Bei voller Sonneneinstrahlung (1000 W / m²) wird auch der maximale Strom erzeugt, bei halber Sonneneinstrahlung nur die Hälfte des Stromes.
Die Modul-Hersteller gewähren teilweise erhebliche Garantiefristen, um die inzwischen erreichte Zuverlässigkeit dieser von beweglichen Teilen freien Technik zu unterstreichen.

Das Erneuerbare Energien-Gesetz

Das Erneuerbare Energien-Gesetz (EEG) vom 1.4.2000 ermöglicht erstmals einen annähernd kostendeckenden bis gewinnbringenden Einsatz für Kleinanlagenbetreiber.
Bei Betriebsbeginn der Anlage bis Ende 2001 sind 99 Pf/kWh an Einspeisevergütung für die Dauer von 20 Jahren sowie das Inbetriebnahmejahr garantiert. Längeres Warten verringert die Einspeisevergütung, so werden für ab Januar 2002 in Betrieb gehende Anlagen nur noch mit 99 Pf/kWh abzgl. 5% = 94,05 Pf/kWh gezahlt. Die Subventionierung der Einspeisevergütung erfolgt nicht durch die EVU's selbst, sondern über den Strompreis durch alle Energieverbraucher.
Der Markt für Photovoltaik-Module, Wechselrichter und die übrige notwendige Technik ist seit Inkrafttreten des Gesetzes im Wachsen. Aufgrund der gestiegenen Nachfrage ist jedoch nicht mit einem schnellen Nachgeben der Preise zu rechnen.
Die finanzielle Förderung bzw. zinsgünstige Finanzierung von Photovoltaik-Kleinanlagen sind immer noch interessant, durch die erhöhte Anzahl von Antragstellern ist jedoch mit längeren Wartezeiten zu rechnen. Meldungen von Lobbyisten schaffen Verunsicherung über die Dauerhaftigkeit der möglichen Vergütung und den Abrechnungsmodus mit den EVU's. Gerichtliche Entscheidungen zu diesem Thema haben das Gesetz und die Einspeisevergütung bislang nur bestätigt und geben keine Ansatzpunkte für eine mögliche Aushebelung des Gesetzes auf EU-Ebene.
Durch die neue und nicht immer durchsichtige Sachlage bei Förderung, Vergütung, Abrechnung ist es empfehlenswert, die Montage und den Betrieb der Anlage vor Entscheidungsfällung mit einem erfahrenen Solaranlagenbauer anzuklären. Der optimale Montageort bei einem Neubau ist bereits in Entwurf und Planung zu berücksichtigen.

Funktionsschema einer Sonnenstromanlage

Quelle: www.solarworld.de

Übersicht ABC der Haustechnik