Photovoltaik-Anlagen - HessenEnergie GmbH

PHYSIKALISCHE GRUNDLAGENEINFÜHRUNG1 Einführung in die PhotovoltaikUnter Photovoltaik (PV) versteht man die Technik der direkten Umwandlungvon Lichtenergie in elektrische Energie.Dieser physikalische Effekt wurde durch den franz. Physiker Becquerel bereitsim Jahre 1839 entdeckt.1.1 Physikalische GrundlagenAls Energiewandler werden SOLARZELLEN verwendet. Da für den Aufbau vonPhotovoltaikanlagen (PV-Anlagen) heutzutage meist Zellen aus kristallinemSilizium eingesetzt werden, beschränken wir uns in der weiteren Beschreibung(Zelle, Modul) auf diesen Typ.Zellen aus anderen Halbleitermaterialien (z.B. Gallium-Arsenid, Kupfer-Indium-Diselenid), anderen Herstellungsverfahren (z.B. sphärische-, amorphe-, Dünnschicht-Zellen)bzw. nach anderen physikalischen Prinzipien arbeitend (z.B.Grätzelzelle) sind verfügbar bzw. in der Entwicklung und teilweise vielversprechend,besonders das Kostensenkungspotential betreffend.Prinzipieller Aufbau einer Halbleiter-SolarzelleKristalline Si-Zellen weisen zwei unterschiedliche Schichten auf: eine relativdicke positiv (p-) leitende und eine sehr dünne negativ (n-) leitende Schicht.Wird nun Licht im Halbleitermaterial absorbiert, so entsteht durch den innerenphotovoltaischen Effekt an den Metallkontakten eine Spannung. Schließt mandaran einen Verbraucher an, fließt ein elektrischer Strom (Gleichstrom). Somitist ein Teil des auf die Solarzelle auftreffenden Lichts in elektrische Energieumgewandelt worden. Das Verhältnis von erzeugter elektrischer Energie zueingestrahlter Lichtenergie nennt man den Wirkungsgrad der Solarzelle.Je nach verwendetem Material (monokristallin; multikristallin; amorph) weisendie Solarzellen unterschiedliche Wirkungsgrade auf.MaterialmonokristallinmultikristallinamorphHerstellungaus einkristallin erstarrtem Silizium-Block gesägte Scheibeaus grobkörnig erstarrtem Silizium-Block gesägte Scheibeaus der Gasphase auf einen Trägerabgeschiedene dünne SchichtZellen-Wirkungsgrad16 - 19 %13 - 15 %6 - 9 %Da an mehreren Forschungsinstituten und in vielen Firmenlaboren ständig ander Erhöhung der Wirkungsgrade gearbeitet wird, können die Wirkungsgradangabennur als ungefähre Anhaltspunkte betrachtet werden.SEITE 6 VON 10107.01