{"id":1476,"date":"2015-04-09T10:54:26","date_gmt":"2015-04-09T10:54:26","guid":{"rendered":"http:\/\/umweltlexikon.katalyse.de\/?p=1476"},"modified":"2015-04-09T11:09:16","modified_gmt":"2015-04-09T11:09:16","slug":"solarzellen","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/umweltlexikon.katalyse.de\/?p=1476","title":{"rendered":"Solarzellen"},"content":{"rendered":"
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S. sind Halbleiterbauelemente, die Licht (Globalstrahlung) direkt in elektrischen Strom umwandeln k\u00f6nnen (photo-voltaischer Effekt, daher auch der Name Photovoltaik).<\/b><\/p>\n

I.d.R. dient Silizium als Grundmaterial. Man unterscheidet zwischen mono- und polykristallinen Siliziumzellen, amorphen Siliziumzellen und D\u00fcnnschichtzellen. Zum letzteren Zellentyp geh\u00f6ren Solarzellen, die nicht aus kristallinem Silizium hergestellt werden und sehr d\u00fcnn sind. Wird die Solarzelle beleuchtet, steht an den elektrischen Anschl\u00fcssen eine Gleichspannung von etwa 0,5 Volt zur Verf\u00fcgung. Der <\/span>Strom und damit auch die Leistung, die entnommen werden kann, h\u00e4ngen von der Intensit\u00e4t der Sonneneinstrahlung und der Zellenfl\u00e4che, d.h. der Gr\u00f6\u00dfe der Empf\u00e4ngerfl\u00e4che, ab. S. werden zu Solarmodulen zusammengeschaltet und mit weiteren Komponenten als <\/span>Photovoltaik-Anlage zur Stromerzeugung genutzt.<\/p>\n

Details:
Monokristalline S. aus industrieller Fertigung wandeln heute etwa 16 bis 18% (Labor: 20-25%) des auftreffenden Sonnenlichts in elektrischen <\/span>Strom um. Polykristalline S. weisen etwas schlechtere Wirkungsgrade auf. Das Verfahren der amorphen Zellen geht mit dem Basismaterial Silizium -da es nur als d\u00fcnne Schicht aufgedampft wird- sehr sparsam um und vermeidet von vornherein die (<\/span>energie-) aufwendigen und teuren Schritte der Kristallherstellung und des Zers\u00e4gens in einzelne Scheiben wie bei den kristallinen S.. Amorphe Silizium-S. sind daher preiswerter herzustellen und als D\u00fcnnschichtzellen flexibler einsetzbar, haben allerdings nur einen <\/span>Wirkungsgrad von 5-8% (Labor 13%).
Es gibt auch noch eine Reihe anderer Stoffe, die halbleitende Eigenschaften besitzen und geeignet sind, <\/span>Licht in <\/span>Strom umzuwandeln. Favorisiert werden heute unter anderem D\u00fcnnschichtzellen aus Cadmiumsulfid (CdS) bzw. Cadmiumtellurid (CdTe) und <\/span>Kupfer-Indium-Selenid (CuInSe2), deren Marktanteil heute bei ca. 5% liegt. Die D\u00fcnnschichttechnologie ist aufgrund des sparsamen Material- und Energieeinsatzes und der geringeren Produktionskosten (im Vergleich zu Siliziumzellen) ein Verfahren, das zuk\u00fcnftig einen h\u00f6heren Marktanteil erwerben kann. In den Halbleiterschichten kommen jedoch in geringen Konzentrationen u. a. die <\/span>Elemente <\/span>Cadmium, <\/span>Selen, Tellur und <\/span>Kupfer (Cd, Se, Te, Cu) vor, die toxisch sein k\u00f6nnen. Somit sollten die m\u00f6glichen Risiken f\u00fcr <\/span>Umwelt und <\/span>Gesundheit w\u00e4hrend der Produktion, des Betriebes und der <\/span>Entsorgung dieser Module beachtet werden.
Silizium-S. bewirken am Einsatzort keine Belastung der <\/span>Umwelt. Ausnahmen sind <\/span>Cadmium-Tellurid-S., die bei Br\u00e4nden <\/span>Cadmium emittieren k\u00f6nnen. Es dauert allerdings einige Jahre bis die zur Herstellung von Silizium-S. ben\u00f6tigt <\/span>Energie amortisiert ist (<\/span>Photovoltaik-Anlagen).
In der Entwicklung stecken noch weitere Konzepte, wie z.B. die \"High-Voltage-Zelle\", welche eine Spannung von 2,8V bzw. 8V bei einem <\/span>Wirkungsgrad von 10,2% bzw. 8,3% abgibt.
F\u00fcr den Einsatz zur Stromerzeugung im Kraftwerksma\u00dfstab sind S. auch in sonnenreichen Regionen derzeit noch erheblich zu teuer. Preiswerter sind nicht nur fossil gefeuerte Kraftwerke, sondern auch <\/span>solarthermische Kraftwerke (<\/span>Solarkraftwerke) und Windkraftwerke (<\/span>Windenergie). Ein gro\u00dfer Einsatzbereich von S. wird auf absehbare Zeit der dezentrale Inselbetrieb in nicht elektrifizierten Gebieten sein. Gerade in d\u00fcnnbesiedelten Regionen ist es heute schon preiswerter, <\/span>Strom mit S. zu erzeugen, anstatt aufwendige und verlustreiche Stromnetze aufzubauen. Aus diesem Grund kommen in Entwicklungsl\u00e4ndern S. heute schon vielf\u00e4ltig zum Einsatz: Photovoltaisch betriebene Wasserpumpen, Stromversorgung von abgelegenen Radiosendern und Krankenh\u00e4usern (K\u00fchlung von Medikamenten) und standardisierte Systeme zur Minimalelektrifizierung privater Haushalte.
In Deutschland finden z.B. amorphe Siliziumzellen bei elektrischen Kleinverbrauchern (z.B. Taschenrechnern und Armbanduhren) ihren Einsatz.
Netzgekoppelte Anlagen, zur Unterst\u00fctzung der h\u00e4uslichen Stromversorgung, sind seit der Verabschiedung des Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) wirtschaftlich zu betreiben. Grund daf\u00fcr sind die hohen Einspeiseverg\u00fctungen, weshalb der erzeugte Strom komplett eingespeist werden sollte. Weiter sind auch verschiedene F\u00f6rderprogramme (z.B. das 100.000-D\u00e4cher-Programm) von <\/span>Bund, L\u00e4ndern und St\u00e4dten zu beziehen.
Weltweit lie\u00dfe sich technisch betrachtet die gesamte Energieversorgung auf S. in Verbindung mit der <\/span>Wasserstofftechnologie als Speicher- und Transportmedium aufbauen. Selbst im sonnenschwachen Deutschland k\u00f6nnen 12% des Strombedarfs solar gedeckt werden, wenn etwa die H\u00e4lfte der nutzbaren Dachfl\u00e4che mit S. bedeckt w\u00fcrde.
Kompletanlagen, siehe <\/span>Photovoltaik-Anlage.
Literaturangabe:<\/b>
Heinz Ladener: Solare Stromversorgung<\/i><\/p>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>

Autor: KATALYSE Institut<\/em><\/p>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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