Umwandlung von Licht in Energie

Das Wort Photovoltaik ist eine Zusammensetzung aus dem griechischen Wort für Licht und dem Namen des Physikers Alessandro Volta. Es bezeichnet die direkte Umwandlung aus Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen. Dieser Vorgang wurde 1839 von Alexander Becquerel entdeckt und gilt als der Photoeffekt.

 

Der Photoeffekt beschreibt die Freisetzung von positiven und negativen Ladungsträgern in einer Solarzelle, die durch Lichteinstrahlung hervorgerufen wird. Dieser physikalische Effekt macht es möglich das Licht der Sonne als Energiequelle zu nutzen um daraus Strom zu erzeugen.

 

Etwa 95% der produzierten Solarzellen weltweit bestehen aus dem Halbleiter Silizium (Si). Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element und ist in der Erdrinde als Quarzsand (SiO2) gebunden. Halbleiter sind Stoffe, deren elektrische Leistung zwischen der eines Metalls und eines Isolators liegt. Durch Energiezufuhr können diese Halbleiter elektrisch leitend werden.

 

Zu Anfang kam die Solarzelle überwiegend zur Energieversorgung von Satelliten zum Einsatz. Erst die Ölkrise 1973 brachte die Endlichkeit fossiler Ressourcen wieder in das Blickfeld der Gesellschaft und führte zu verstärkten Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der Photovoltaik.

 

Ziel ist es seither, die ehemals hohen Kosten, die einer weiten Verbreitung der Technologie entgegenstehen, weiter zu senken. Fortschritte in der Halbleitertechnologie sowie ein wachsender Markt für Photovoltaik- Anwendungen reduzierten kontinuierlich die Kosten von Solarzellen, so dass diese für zahlreiche Anwendungen auf der Erde attraktiv wurden.

 

Der in einer privaten PV-Anlage erzeugte Strom wird in den meisten Fällen in das öffentliche Stromnetz eingespeist und dort nach dem "Erneuerbare Energien-Gesetz" vergütet. Ist kein Anschluss an das öffentliche Stromnetz vorhanden, wird der Solarstrom in einem Akkumulator gespeichert und von dort für den Verbrauch entnommen (Inselanlage). Da die Solarzellen Gleichstrom produzieren, muss dieser vor der Einspeisung oder der Nutzung in Wechselstrom umgewandelt werden. Diese Funktion übernimmt der sogenannte Wechselrichter.

 

Die Bundesregierung fördert sowohl Forschung, Entwicklung und Markteinführung neuer Solarzelltypen als auch Breitentests kommerzieller PV-Anlagen: zunächst mit dem "1.000-Dächer-Programm" (Anfang der 90er Jahre), später mit dem "100.000-Dächer-Programm" (bis Mitte 2003) oder dem KfW-Umweltprogramm sowie durch die Abnahme- und Vergütungspflicht des "Erneuerbaren-Energien-Gesetzes".

2005 betrug die Nennleistung der in Deutschland installierten Photovoltaik-Anlagen bereits 1 GWp. Am 31.10.2014 betrug die Nennleistung der Photovoltaikanlagen laut Bundesnetzagentur 37,43 GWp. Dies entspricht in etwa die elektrische Nennleistung von 26 Atomkraftwerken wie z.B. AKW Brokdorf.

 

 

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