Eine Photovoltaik-Anlage bringt viele Vorteile. Steuerlich und durch Fördermaßnahmen sind Sie bessergestellt. Und auch sonst lohnt sich eine PV-Anlage.
Solarzellen bestehen in den meisten Fällen aus Silizium. Dabei unterscheidet man zwischen kristallinen und amorphen Solarzellen. Kristalline Zellen können noch in monokristalline und polykristalline Modelle unterschieden werden. Sie unterscheiden sich in ihrer Struktur. Monokristalline Solarzellen haben zwar einen etwas besseren Wirkungsgrad als polykristalline, was sich durch die deutlich aufwendigere und teurere Herstellung am Ende nicht unbedingt rechnet. Amorphe Dünnschichtzellen bestehen aus einer sehr dünnen Schicht Silizium, das auf eine Trägerschicht aufgedampft wird. Dünnschichtzellen haben nur einen geringen Materialeinsatz und amortisieren sich energetisch schneller als kristalline Zellen. Ihr Wirkungsgrad ist aber noch deutlich geringer.
Dass die Sonne uns mit Wärme beliefert ist eine Selbstverständlichkeit. Dass Sonnenenergie auch in Strom umgewandelt werden kann, wird erst seit einigen Jahrzehnten ausgenutzt. Die Photovoltaiktechnik, mit der Sonneneinstrahlung in Strom umgewandelt werden kann, besteht schon seit den 1950er Jahren. Damals wurde Photovoltaiktechnik dazu benutzt, Satelliten im Al mit Strom zu versorgen.
Photovoltaik schafft Arbeitsplätze
Der photovoltaische Effekt spielt sich in den Solarzellen ab. Die Solarzellen sind Kern der Photovoltaik-Anlage. Die Solarzellen bestehen aus zwei aufeinander liegenden Schichten, die meist aus kristallinem Silizium bestehen. Auf den Außenseiten befinden sich Kontakte, welche aus Metall bestehen. Die beiden Silizium-Schichten wurden mit unterschiedlichen Stoffen wie Bor und Phosphor versetzt. Daher haben diese unterschiedliche elektrische Eigenschaften. In der sog. Grenzschicht herrscht ein elektrisches Feld mit Plus- und Minuspol. Wenn Licht auf die Grenzschicht fällt, nehmen die Elektronen die Energie aus den Lichtphotonen auf, lösen sich aus der Kristallbindung und bewegen sich in Richtung Pluspol. Dieser Prozess ermöglicht fließenden Strom, der vom Verbraucher abgenommen werden kann. Licht (griechisch: Photo) verursacht somit eine elektrische Spannung. Da man die Spannung in Volt misst ergibt es zusammen den Begriff Photovoltaik (auch Fotovoltaik). Je nach Kristallart unterscheidet man drei Zelltypen: monokristallin, polykristallin und amorph. Zur Herstellung von monokristallinen Siliziumzellen (meist Dickschichtzellen genannt) wird hochreines Halbleitmaterial benötigt. Andererseits ist die Herstellung von polykristallinen Zellen deutlich günstiger, aber diese Zellen haben einen geringeren Wirkungsgrad zur Folge. Wird auf Glas oder anderes Substratmaterial eine Siliziumschicht abgeschieden, spricht man von amorphen- oder Dünnschichtzellen. Die Wirkungsgrade amorpher Zellen liegen allerdings noch weit unter denen der anderen beiden Zelltypen. Anwendung finden sie vor allem im Kleinleistungsbereich (Uhren, Taschenrechner) oder als Fassadenelemente.
Wenn das innere elektrische Feld nicht durch einen p-n-Übergang, sondern nur eine dünne Oxidschicht erzeugt wird, spricht man von MIS-Inversionsschicht-Zellen.
Ein weiterer Bestandteil der Photovoltaik-Anlage ist der Wechselrichter. Wechselrichter stellen das Bindeglied zwischen den Solarmodulen auf dem Dach und dem öffentlichen Stromnetz dar. Diese wandeln den produzierten Solarstrom von Gleich- in Wechselstrom um. Da von den Solarzellen Gleichstrom produziert wird, muss der Strom über Gleichstromleitungen zum Wechselrichter geführt werden. Wichtig für die Effizienz der Anlage ist hier der Wirkungsgrad des Wechselrichters, der bei Top-Modellen über 96% liegt
Die Leistungsfähigkeit von Solarzellen wird durch Verunreinigungen mit Eisen- oder Sauerstoffatomen verringert. Untersucht wird derzeit noch, ob die ständige Sonneneinstrahlung die kristalline Siliziumstruktur zerstören kann. Sicher ist, dass eindringende Feuchtigkeit die Solarzellen durch Korrosion stark schädigen kann. Deshalb sind dichte Kanten und Ränder besonders wichtig, um eine lange Lebensdauer von Photovoltaik-Modulen zu gewährleisten.