Photovoltaik
Die Photovoltaik (PV) ist eine Teildisziplin der Solartechnik und basiert auf der direkten Umwandlung von solarer Energie, die in Form von Sonnenstrahlen die Erde erreicht, in elektrische Energie. Das Wort „Photovoltaik“ setzt sich zusammen aus dem griechischen Wort für Licht „Photos“ und dem Wortteil „Volta“, abgeleitet von Alessandro Volta, einem italienischen Erfinder, nach dem die Einheit der Spannung, Volt, benannt wurde. Das Grundprinzip der Photovoltaik ist somit schon durch den Begriff an sich genannt.
Geschichte der Photovoltaik
Schon 1839 entdeckte der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel den photoelektrischen Effekt, der auf der Trennung elektrischer Ladungsträgerpaare durch Sonnenlicht basiert. Doch erst 1905 war es Albert Einstein möglich den Photoeffekt zu erklären, wofür ihm 1921 der Nobelpreis für Physik verliehen wurde. In den 50er Jahren fand die Photovoltaik erstmals Anwendung in der Satellitentechnik um die Energieversorgung der Flugkörper sicher zu stellen. Darauf folgten große Entwicklungsfortschritte durch die hohe Nachfrage aus der Raumfahrt. Die verstärkte Umweltbewegung und die Ölkrise trieben die Forschung ebenfalls voran. In den 1990ern wurden gesetzliche Maßnahmen beschlossen, um die Photovoltaik attraktiver zu machen. So wurde zum Beispiel das 100.000-Dächer-Pogramm zur Förderung von Photovoltaikanlagen bis einschließlich 2003 beschlossen. 2004 erfolgte die Erneuerung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes. Heute werden Photovoltaikanlagen zum Beispiel in Parkautomaten und Taschenrechnern genutzt.
Technische Beschreibung
Die Solarzelle (photovoltaische Zelle) kann die im Sonnenlicht enthaltene Energie in elektrische Energie umwandeln. Die Zelle besteht aus verschiedenen Halbleitermaterialien (zumeist Silizium), auf denen ein Überschuss an positiven oder negativen Ladungsträgern durch Verunreinigungen aus Phosphor und Bor erzeugt wird. Das einfallende Sonnenlicht bewirkt eine Ladungstrennung in dem elektrischen Feld, das an den Grenzschichten der Zelle entsteht. Die Zelle enthält weiterhin Metallkontakte, an denen sich durch die Ladungstrennung eine Spannung aufbaut, die durch einen Verbraucher abgenommen wird. Um die Zelle zu schützen und das Sonnenlicht optimal zu verteilen ist die Zelle an der Oberseite von Glas umgeben. Solarzellen sind meist in Systemen zu Solarmodulen verbunden. Die erzeugte Energie kann sofort genutzt werden oder es erfolgt die Speicherung in Akkumulatoren oder die Einspeisung in das Stromnetz.
Organische Photovoltaik
Im Unterschied zur auf siliziumbasierenden, anorganischen Photovoltaik bilden Kohlenwasserstoff-Polymere die Basis der organischen Photovoltaik. Die Solarzellen bestehen aus organischen Kunststoffen und besitzen daher günstige Eigenschaften, die sie vielseitiger einsetzbar machen. Die Zellen sind durchsichtig, sehr dünn und biegsam – ähnlich den Kunststofffolien. Die Produktionskosten sind geringer. Organische Photovoltaik ist beispielsweise einsetzbar zur Beschichtung von Fenstern und Displays.
Installationen, Exportraten und weltweit führende Hersteller
Deutschland ist weltweit führend in der Nutzung von Solarstromanlagen zur Energiegewinnung. Dies bezieht sich sowohl auf die öffentliche als auch auf die private Nutung (Solarzellen auf Dächern etc.). Trotzdem war bis 2007 noch immer Japan mit der Firma Sharp der größte Produzent von Solarzellen: 36% aller Solarzellen werden in Japan hergestellt. 2007 wurde Sharp von dem deutschen Unternehmen Q-Cells abgelöst. Von weltweit 2536 Megawatt, die durch Solarzellen global erzeugt werden, kommen 922 MW aus Japan, während 508 MW aus Deutschland kommen.
