Techniklexikon

Photovoltaik

Technik zur direkten Umwandlung des Sonnenlichts in elektr. Strom. Zentrales Element ist die Solarzelle, in der das Licht den 1839 von Becquerel entdeckten pho-tovoltaischen Effekt auslöst. Solarzellen werden zu Modulen, sog. Solargeneratoren, zusammengefaßt, in denen sie, unter Glas wetterfest gekapselt, als anschlußfertige Einheit in den Handel kommen. Wollte man mit ihnen ein Einfamilienhaus mit einem jährlichen Elektrizitätsbedarf von 6000 kWh (Watt) versorgen, müßte eine Ph. lei-stung von 5 bis 6 kWinstalliert werden. Bei einem Solarzellen-Wirkungsgrad von 10% entspräche das einer Zellenfläche von 50 bis 60 m2. Ein Ph. kraftwerk in Carrisa Plains, Kalifornien, liefert im Jahr rund 14 Mill. kWh, die dem Verbrauch von etwa 2300 Haushalten entsprechen. Jeder der auf 24 ha verteilten 756 »Heliostate« (separat der Sonne nachgeführte, tafelförmige Baueinheiten) trägt auf 10 m2128 Solarmodule. Das größte deutsche Ph. kraft-werk ist seit 1988 in Kobern-Gondorf in Betrieb und hat eine Nennleistung von 340 kW. Die photovoltaische Elektrizitätserzeugung beschränkt sich im allg. auf kleine bis kleinste Leistungen, zum Antrieb von Bewässerungspumpen etwa, zur Stromversorgung von Booten oder - im kleinsten Maßstab -von Taschenrechnern und Armbanduhren. Die Solarzellen für solche Kleinstverbraucher bestehen nicht aus kritallinen (Kristall), sondern aus amorphen Siliciumzellen (Solarzellen). Energietechnik, regenerierbare Energiequellen, Forschungsgebiet, das sich mit der Umwandlung von (Sonnen-)Licht in elektrischen Strom beschäftigt. Zentrales Element der Photovoltaik ist die Solarzelle (photovoltaische Zelle); ihre Funktionsweise basiert auf dem photovoltaischen Effekt, bei dem die Absorption von Licht zur Erzeugung eines Elektron-Loch-Paar führt, das im inneren elektrischen Feld (»built-in field«) eines p-n-Übergangs getrennt wird und somit an der Rekombination gehindert wird. Die Ladungen fliessen über einen äusseren Verbraucher ab und verrichten dort Arbeit. Neben der Solarzelle beschäftigt sich die Photovoltaik auch mit den Systemkomponenten zur solaren Stromerzeugung wie Batterien, Ladungsregler oder Wechselrichter. (Solarkraftwerk)