Fällt Licht auf eine Siliziumscheibe werden Elektronen freigesetzt. Damit diese genutzt werdenn können, wird die Zelle auf der Vorder- und Rückseite mit Fremdatomen, z. B. Bor und Phosphor, gezielt verunreinigt. Dadurch wandern die negativen Elektronen alle auf eine Seite und die positiven Ladungsträger auf die andere. Es entstehen ein Plus- und ein Minuspol wie in einer Batterie. Wird ein Verbraucher angeschlossen, fließt Strom. Selbst geringe Lichtstärken,wie sie bei bewölktem Himmel auftreten, werden in der Solarzelle in Strom umgesetzt. Die Stromstärke ist allerdings proportional zur Lichtstärke – je mehr Sonnenschein, desto mehr Solarstrom. Die Spannung der Solarzelle bleibt dagegen fast unverändert.
Verschiedene Arten von Solarzellen kommen zum Einsatz:
Monokristalline Solarzellen
Siliziumsolarzellen werden üblicherweise aus Säulen oder Blöcken in 0,3 mm dicke Scheiben gesägt. Eine Säule, die aus einem einzigen Kristall besteht, wird aus flüssigem Silizium gezogen.Die daraus gefertigten Solarzellen nennt man monokristallin. Ihr Wirkungsgrad zur Umwandlungvon Sonnenenergie in Strom erreicht über 15 %
Polykristalline Solarzellen
Wird das flüssige Silizium in Blöcke gegossen, ergibt sich bei der Erstarrung die typische Eisblumenstruktur aus einer Vielzahl von einzelnen Kristallen. Die daraus hergestellten Zellen bezeichnet man als polykristallin. Ihr Wirkungsgrad beträgt über 14 %.
Dünnschichtsolarzellen
Dünnschichtsolarmodule stellen eine kostengünstige Option zur Nutzung der Sonnenenergie dar. Zur Herstellung wird wenig Halbleitermaterial benötigt. Hierbei werden die photoaktiven Halbleiter als dünne Schichten auf eine Glasscheibe aufgebracht und direkt zu Modulen verschaltet und mit einer zweiten Glasplatte hermetisch versiegelt. Die amorphen Siliziumzellen finden oftmals in Kleingeräten wie z. B. Taschenrechnern Verwendung. Ihr Wirkungsgrad liegt zum Teil bei nur 6 %. Dünnschichtmodule mit einem Wirkungsgrad von über 10 %sind zurzeit in Entwicklung. Dennoch werden diese Zellen aufgrund der aufwendigen Siliziumherstellung immer bedeutsamer und werden sich wohl in der Fassadenintegration etablieren. Des Weiteren unterscheiden sich die Zelltypen auch im Platzbedarf und der daraus resultierenden Leistung. Es sollte deshalb bei der Planung frühzeitig geklärt werden ob die Fläche oder die Anlagenleistung für das Bauvorhaben ausschlag gebend ist.
Leistung:
Je nach Abhängigkeit des Modultyps (mono-, polykristalline oder amorph) variiert die benötigte Fläche für 1 kWp Leistung.
• Monokristalline Module 7 – 9 qm
• Polykristalline Module 9 – 11 qm
• Amorphe Module 16 – 20 qm
Die ideale Ausrichtung der Anlage sollte in unseren Breitengraden Südorientierung mit einer Neigung von 30° aufweisen. Somit könnte man mit einer 5 kWp großen PV-Anlage theoritisch den Jahresstromverbrauch eines 4 Personen-Haushalts decken.
© Marc Husmann Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Herausgebers.
