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Die Funktion der Photovoltaik

Photovoltaik wird als Energiequelle der Zukunft gehandelt. Zwar ist das Prinzip recht einfach, dennoch wird ein hoher Wirkungsgrad erreicht. Auch wenn viele Menschen die Photovoltaik nutzen, ist die Funktionsweise noch immer recht unbekannt. Dabei ist die Technik recht einfach zu verstehen.

Halbleiter und dünne Oberflächen
Grundsätzlich besteht eine Anlage aus Halbleitern. Diese erzeugen die zugeführte Energie âEUR” in diesem Fall eine elektromagnetische Strahlung âEUR” freie Ladungsträger. Danach folgt die Umwandlung in ein elektrisches Feld, wodurch schließlich die Nutzbarkeit hergestellt wird. Das Problem dabei ist, dass die Sonneneinstrahlung mit steigender Materialdicke abnimmt. Daher muss die Anlage so konstruiert sein, dass die Oberflächenschicht möglichst dünn ist. Zugleich muss auch die dicke Schicht, die direkt an die Oberflächenschicht anschließt, mit geeigneten Eigenschaften ausgestattet sein.

Ein Problem dabei ist, dass viel Licht nicht in Strom umgewandelt wird, sondern in Hitze unbrauchbar wird. Das bedeutet, dass sich die Energie des einfallenden Lichtes verringert, sodass nur ein geringer Teil genutzt wird. Um möglichst viel Licht festzuhalten, müssen Materialien verwendet werden, die dann möglichst wenig Licht zurückstrahlen. Dies wird durch das verwendete Silizium erreicht. Allerdings ist zu bemerken, dass es inzwischen auch möglich ist, die Oberfläche anzurauen. Damit wird ebenfalls erreicht, dass die Energie nicht abgestrahlt wird. Der Wirkungsgrad erhöht sich durch diese beiden Maßnahmen.

Von Speichern und Verkaufen
Durch die Funktionsweise der Photovoltaikanlage wird nun die Energie erzeugt. Das Problem ist, dass sie nicht immer direkt abgegeben werden kann, da nicht genügend Verbraucher zur Verfügung stehen. Daher muss der produzierte Strom zwischengespeichert werden. Häufig muss dies durch einen Akku gewährleistet werden, der dann den Strom bis zur Nutzung speichert. Die Anlage lässt sich allerdings nicht abschalten. Ist der Akku geladen, dann muss die noch immer produzierte Strommenge abgeführt werden. Hier wird häufig der Weg in das normale Stromnetz gewählt. Der Strom steht dann anderen Personen zur Verfügung. Hierfür wird dem Betreiber der Anlage häufig ein Einkaufspreis gezahlt, der die eigenen Stromkosten minimiert.


4 Antworten

  1. zikade sagt:

    Warum wird PV-Strom gespeichert? Das ist doch die letzte und ziemlich uneffektive Möglichkeit. Verbrauchen ist angesagt und wenn das nicht geht, ab ins Netz, es gibt Menschen, die kochen noch selbst, waschen ihre Wächse selbst und benutzen dazu noch Strom. Das sind die Verbraucher von Solarstrom aus der Nachbarschaft.

  2. Robbi sagt:

    Ufff, wurde hier 5.Klasse Aufsatz veröffentlicht? Seit wann hat eine Solarzelle einen hohen Wirkunsggrad? Energie wird erzeugt ?? So ein Schrott, man kann Energie lediglich umwandeln.
    Den Akku will ich sehen, der die derzeit 22 Gigawatt installierten Leistung speichern kann…

  3. meteomara sagt:

    @Robbi: Der Wirkungsgrad von Solarzellen erreicht heute Werte von etwa 30 Prozent. Das ist in etwa auch der Wirkungsgrad von Atom- und Kohlekraftwerken sowie von Windkraftanlagen und kann man durchaus als hoch bezeichnen. Zugegeben: Ein Wasserkraftwerk hat einen Wirkungsgrad von etwa 85% Prozent.

  4. Robbi sagt:

    @meteomara: Unter Laborbedingungen konnten die maximal 30 % vielleicht erreicht werden, aber unter Umgebungsbedingungen bei Sonne wird die Solarzelle auch sehr warm, dann sinkt Wirkungsgrad enorm, wobei ich 30 % auch nicht als hoch bezeichnen würde. Moderne GuD-Kraftwerke schaffen sogar ohne Abwärmenutzung schon über 60 % und das in der Gigawatt Klasse, ist für mich auch kein hoher Wirkunsgrad aber akzeptabel. Der Wirkungsgrad bei fertigen PV-Anlagen ist sehr schlecht, nichtoptimaler Einstahlwinkel der Sonne, Verschattung durch Staub oder Bäume, Temperaturen der Solarzelle und die Alterung der Solarzellen lassen PV Anlagen unter 10% sinken, also schlecht…
    Über die Stunden der Verfügbarkeit im Jahr wollen wir erst gar nicht sprechen. Achso die derzeitigen SI-Solarzellen am Markt schaffen 15-18%, darauf auch die Verwunderung “hoher Wirkungsgrad”…

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