Photovoltaik: Die Sonne gibt die Antwort.

Das Prinzip von der Photovoltaik (PV) lässt sich am Beispiel eines Solartaschenrechners einfach erklären. Energie wird von der Sonne in Elektrizität umgewandelt.
Ob Solartaschenrechner, Haushaltsgeräte, Beleuchtung, gewerbliche Anlagen oder Stromkraftwerk - die Sonne treibt alles an.

Auf genau die gleiche Art und Weise, wie kleine Solarzellen auf Taschenrechnern Batterien überflüssig machen, kann PV die Welt mit einer sauberen und zuverlässigen Quelle von Elektrizität versorgen und unsere Abhängigkeit von immer geringer werdenden fossilen Brennstoffen verringern.

PV-Technologie des 21. Jahrhunderts macht dies möglich. Dabei werden Schichten von kristallinem Silizium eingesetzt, um normales Sonnenlicht in kleine elektrische Ladungen umzuwandeln. Dieser Prozess wird tausendfach wiederholt in Modulen und Systemen, die kleiner als je zuvor sind, und trotzdem genug Elektrizität erzeugen können, um ganze Städte damit zu versorgen.

Dabei ist wichtig, zu verstehen, dass PV sich von der solaren Wärmeenergie für Heizzwecke oder Wassererwärmung unterscheidet. Eine einzelne PV-Zelle besteht aus zwei oder mehr dünnen Schichten von Halbleitermaterial, in der Regel kristallines Silizium. Wenn Silizium Licht ausgesetzt wird, werden kleine elektrische Aufladungen erzeugt und über Metallkontakte als Gleichstrom weitergeleitet.

Um die Energiesammlung und -umwandlung zu maximieren, werden einzelne Zellen miteinander verbunden und in einem Modul zusammengeschlossen. Diese Module bilden den Grundstock der PV-Systeme und erzeugen in Verbindung miteinander nutzbare Mengen von Elektrizität. In manchen Fällen wird ein Wechselrichter eingesetzt, um hohe Gleichstromspannung in niedrigere Wechselstromspannung umzuwandeln.

Verschiedene PV-Technologien

Es gibt im Grunde genommen zwei verschiedene Arten von PV-Technologie:

• kristalline
  Die kristalline Technologie kann wiederum in zwei verschiedene Typen unterteilt werden:
  
  • Monokristalline Zellen – diese setzen sich aus Zellen zusammen, die von einem einzelnen zylindrischen Siliziumkristall stammen. Obwohl monokristalline Zellen den höchsten Wirkungsgrad haben (eine etwa 18 %ige Umwandlung von einfallendem Sonnenlicht), sind sie durch den aufwändigen Herstellungsprozess etwas teurer.<//font>
  • Polykristalline Zellen – diese bestehen aus geschmolzenem polykristallinem Silizium, das zu Blöcken gegossen wird, die dann in sehr dünne Wafer geschnitten und zu kompletten Zellen zusammengebaut werden. Polykristalline Zellen sind billiger in der Herstellung, haben aber einen geringeren Wirkungsgrad (etwa eine 14 %ige Umwandlung von einfallendem Sonnenlicht).
• Dünnfilm (auch Dünnschichttechnologie genannt)
  • Dünnfilm-PV wird durch das Aufbringen einer extrem dünnen Schicht von photovoltaischem Material auf einem Substrat erreicht.
    Die typischste Art von Dünnfilm-PV wird aus dem Material a-Si (amorphes Silizium) gefertigt, aber zahlreiche andere Materialien wie z. B. CIGS (Kupfer-Indium-Diselenid), Cadmiumtellurid (CdTe), Kupferindiumdiselenid (CIS), mit Farbstoff sensibilisierte Zellen und organische Solarzellen werden ebenfalls eingesetzt.

Verschiedene PV-Systeme

PV-Technologie wurde zunächst im Weltraum eingesetzt, wo Satelliten mit Strom versorgt wurden. Heute können PV-Systeme aber praktisch alles auf der Erde versorgen.

PV-Systeme funktionieren in zwei grundlegenden Formaten.

• PV-System mit Netzanbindung
  • Diese Systeme sind an ein breiteres Stromnetz angeschlossen. Der Solarstrom, der während des Tages erzeugt wird, wird entweder vom System sofort verwendet oder an Stromversorgungsunternehmen verkauft.
  • Wenn das System am Abend nicht in der Lage ist, sofort verwendbaren Strom bereitzustellen, wird Elektrizität aus dem Stromnetz zurückgekauft.
• Insellösungen
  • Diese Systeme werden nicht in Verbindung mit Stromnetzen verwendet und können zur Versorgung von Radiorelaissystemen, Telefonzellen, autarken Wasserpumpen oder Strassenbeleuchtung verwendet werden.
  • Es gibt ausserdem eine wachsende Nachfrage für mobile PV für den Boot- und Wohnwagenfreizeitmarkt.
    Insellösungs-PV-Systeme können wichtigen und preisgünstigen Strom in Entwicklungsländern bereitstellen, wo die konventionellen Stromnetze nicht verlässlich oder vorhanden sind.