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Photovoltaik - 2.Version - Referat
Geschichte der Gewinnung durch Sonnenenergie:
Vor knapp 200 Jahren wurde begann die Solarzelle Bekanntheit zu erlangen. Der Franzose Alexandre Edmond Becqerel bemerkte das Batterien die die Sonnenlicht oder Wärme ausgesetzt waren eine höhere Leistung und eine längere Lebensdauer hatten. Gemeinsam mit seinem Vater Antoine Cesar Becqerel endde er Becqerel-Effekt und schuf die Grundlage der Solartechnologie. 54Jahre später wurde 1893 die erste funktionierende Solarzelle gebaut die Strom lieferte.
Bis vor wenigen Jahren war die Herstellung von Solarzellen aufwendig und teuer wie auch unwirtschaftlich da mehr Energie aufgebracht werden musste als die Solarellen in ihrer Lebensdauer lieferten. Heute jedoch erbringen die Solarzellen wirklich deutliche Erträge und werden immer besser.
Was versteht man unter Photovoltaik?
Unter Photovoltaik versteht man die direkte Gewinnung von elektrischem Strom aus Sonnenlicht.
Wenn die Sonne direkt auf eine Photovoltaik-Zelle scheint wird durch den sogenannten „Photovoltaische Effekt“, elektrischer Strom in der Solarzelle erzeugt der dann sofort genutzt oder weiter verkauft werden kann.
So Funktioniert eine Solarzelle:
Eine Photovoltaikanlage ermöglicht es Sonnenlicht (Sonnenstrahlen sind Elektromagnetisch) direkt in elektrischen Strom umzuwandeln. Dies funktioniert dank des Photovoltaischen Effekts bei dem das einstrahlende Sonnenlicht auf das Halbleitermaterial der Solarzelle trifft, das meist aus
Plus(+) und Minus(-) dotiertem Silizium besteht.
Dabei kommt es zur Freisetzung von elektrischen Ladungsträgern die positiv und negativ sind. Diese werden dann durch Metallkontakte abgeführt und der so entstandene Gleichstrom wird durch einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und kann sofort für den Eigenbedarf verwendet werden oder in das Stromnetz eingespeist werden.
Der Photovoltaische Effekt:
Der Photovoltaische Effekt wird nur bei Halbleitern beobachtet. Diese Halbleiter könne einerseits Photonen (Lichtwelle, Lichtteilchen) absorbieren und geladene Teilchen erzeugen die genug Energie besitzen um durch das Material wandern zu können, denn Halbleiter verlassen und damit Strom zu erzeugen. Durch die Absorption eines Lichtquants mit der geeigneten Energie geht ein Elektron vom Grundzustand in denn angeregten Zustand über und dabei entsteht ein freies Elektron-Loch-Paar. Besteht ein genügend Starkes elektrisches Feld wie bei einem p-n-Übergang eines Halbleiters, so gleiten die Ladungsträger in entgegengesetzte Richtung. Die Elektronen wandern in die n-Schicht und die Löcher in die p-Schicht. Durch die so entstehende Ladungsverschiebung entsteht eine Spannung, die so genante Photospannung die einen Photostrom verursacht. Wenn beide schichten, also die p = (+) und die n = (-) Schicht durch eine externen Stromkreis verbunden werden, wobei aus Licht elektrischer Energie entsteht.
Welche Solarzellen ( Photovoltaik-Zellen) gibt es?:
Durchschnittliche Solarmodule haben eine Leistung von ca. 170 - 265 Wp (p = peak, Spitze).
Solarmodule erreichen inzwischen eine Durchschnittsleistung von bis zu 20%. Durch die ständige Forschung und Weiterentwicklung der Herstellungsprozesse werden stetig immer besser Leistungsklassen erreicht.
Es gibt viele verschiedene Photovoltaik-Zellen und Typen. Die Industrie verbaut momentan Amorphe - Monokristalline - oder Polykristallin Solarzellen.
Amorphe Solarzellen sind sehr günstig in der Herstellung da die Kosten für das Material niedriger sind als bei Monokristallinen oder Polykristallinen Zellen. Bei denn Dünnschichtzellen wird auf Glas oder einem anderen Substrat eine weniger als 1um dünne Silizium Schicht aufgetragen. Diese Zelle beträgt gerade mal 8%. Taschenrechner und Uhren werden so mit Strom versorgt. Ein weiterer Vorteil ist das man mit dem richtigen Trägermaterial diese Amorphe Zellen auch zusammenrollen kann und transportieren kann.
Polykristalline Solarzellen haben einen Wirkungsgrad von 20%. Das in Blöcke gegossene Silizium wird in Scheiben geschnitten, dabei bildet sich die Kristallstruktur des Zelltypen.
Die Herstellungskosten sind vergleichsweise im Gegensatz zu denn Monokristallin – Zelle.
Häuser wie auch Solarparks verwenden Polykristallin - Zellen da diese durchschnittliche Leistung bringen aber auch durch einen anderen Halbleiter bis zu 40% Leistung liefern.
Monokristallin Solarzellen haben eine Leistung zwischen 17 -20%., wobei die Technologie immer ausgereifter wird. Die Produktionskosten sind relativ hoch und deshalb wird dies Herstellungsmethode hauptsächlich zur Stromerzeugung auf Satelliten verwendet.
Es wird immer weiter an neuen Solarzellen geforscht.
Erkenntnis und Beschluss:
Sonnenstrom ist zu 100% sauber und kostenlos, entlastet unsere Natur und Umgebung allgemein. Natürlich kommt es auf Faktoren an wie der Neigungswinkel und die Nord-. Ost-. Süd oder Westrichtung die Ausschlag gebend ist wie viel elektrischer Strom in denn Solarzellen entsteht. Der Kostenfaktor ist auch ein wichtiges Kriterium da die Photovoltaikanlagen nicht kostengünstig sind aber nach spätestens 5 Jahren einen Positiven Ertrag liefert. Trotz dieser Kriterien ist es ein super Art Strom zu gewinnen. Die Anlagen werden immer Effizienter und Leistung stärker und für die Zukunft eine der Stromgewinnungsarten die weit vorne Liegen werden. Daher ist diese Technologie geeignet für eine Haussanierung und nach einer gewissen Zeit auch ertragreich.
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