Hallo juhecomp
hier noch ein link für Dich
http://www.iundm.de/lars/4_2_Photovoltaik.html
ich hab mir erlaubt, direkt in Deinem Text Ergänzungen und Änderungen einzufügen.
Viel Spass bei Deinem Vortrag.
Peter
Photovoltaik
Die direkte Umwandlung von Lichtenergie in Elektrischenergie wird Photovoltaik genannt.
Entdeckt wurde der dazu führende Effekt von Alexander Bequerel.
1. Wie funktioniert das?
Der photovoltaische Effekt findet in der Solarzelle statt. Bei diesem Effekt werden freie Elektronen, bei Lichteinfall, von den Lichtteilchen gelöst, sofern genügend Energie freigesetzt werden kann. Die Energie eines Photons ist abhängig von seiner Frequenz, je höher diese ist desto höher ist auch die Energie. Blaues oder Lila Licht haben, im Gegensatz zu rotem Licht, eine sehr hohe Frequenz Eine Solarzelle besteht aus einem Halbleitermaterial.
Ein Halbleiter ist ein Material, welches unter Licht oder Wärme zufuhr elektrisch leitfähig wird. Je höher die Frequenz des Lichtes oder je wärmer sie Temperatur, desto Leitfähiger werden sie für elektrischen Strom.
Die meisten auf der Welt produzierten Solarzellen werden aus dem Halbleiter Silizium hergestellt. Der Vorteil von Silizium ist, dass er als zweithäufigstes Element in der Erdschicht vorkommt und dass es sehr umweltfreundlich Verarbeitet werden kann.
Je nach Produktion werden Silizium Zellen unterschieden:
ß Monokristallines Silizium:
Ist am teuersten und hat den höchsten Wirkungsgrad. Monokristalline Zellen können fast 20% des einfallenden Lichtes in Strom umwandeln. Monokristalline Zellen werden aus einem großen Siliziumkristall hergestellt und sind fast schwarz. Der Kristall ist rund, und bis zu einem Meter lang, und hat etwa 12 bis 15 cm Durchmesser.
Polykristallines Silizium: Ein polykristalliner Siliziumblock, manchmal auch als multikristalin bezeichnet, besteht aus vielen Einzelkristallen und kann in eckige Formen gegossen werden. Für die Herstellung von poykristallinem Silizium wird weniger Energie benötigt. Durch die eckige Form entsteht auch weniger Abfall bei der Herstellung. Der Wirkungsgrad ist nur geringfügig niedriger als bei Monokristallinem Silizium.
Die runden Mono-Kristalle und die eckigen polykristallinen Blöcke weden dann in Scheiben geschnitten. Um den Platz auf einem Modul besser ausnutzen zu können, weden die runden Kristalle so zurechtgeschnitten, dass quadratische Zellen mit abgerundetet Ecken entstehen. Die polykristallinen Zellen schimmern in verschiedenen Blautönen, weil die einzelnen Kristalle verschiedene Ausrichtungen haben und dadurch das Licht unterschiedlich brechen.[/b]ß Amorphes Silizium: Wurde früher meist in Taschenrechnern verwendet.
Heute werden aber wegen der kostengünstigen Herstellung auch Solarmodule damit hergestellt. Die Entwicklung hat erst begonnen, und niemand kann voraussagen, wie leistungsfähig diese Module einmal sein werden. Zur Zeit leisten Amorphe Solarmodule etwa die Hälfte der Kristallinen Module.
ß Solarzellen aus Galliumarsenid und Cadmium-Tellurit: Haben einen hohen Wirkungsgrat sind aber auch Giftig.
In einer Solarzelle müssen die Elektronen, welche die Photonen des Sonnenlichts freisetzen, zu den Kontakten wandern. Damit sie dies tun, baut man in die Solarzelle einen so genannten pn-Übergang ein. Dazu werden Vorder- und Rückseite der Solarzelle mit einer sehr kleinen Anzahl bestimmter Atome dotiert. Dotieren heißt, dass sie mit einem anderen bestimmten Stoff „ausgestattet“ werden. Auf die eine Seite kommen Phosphoratome, diese Seite nennt man n-Halbleiterschicht, auf die andere Seite kommen Boratome, diese wird p-Halbleiterschicht genannt. Zwischen diesen beiden Schichten bildet sich der pn-Übergang. An diesem Übergang baut sich ein inneres elektrisches Feld auf, das zu einer Ladungstrennung, d.h. eine Trennung der positiv- und negativ- geladenen Elektronen, der bei Lichteinfall freigesetzten Elektronen führt. Über Metallkontakte kann eine elektrische Spannung abgegriffen werden. Wird der äußere Kreis geschlossen, das heißt ein elektrischer Verbraucher angeschlossen, fließt ein Gleichstrom.
Um mehr Strom zu erzeugen werden mehrere Solarzellen hintereinander zu einem Solarmodul geschaltet. Viele Solarmodule ergeben eine Photovoltaikanlage.
2. Wo und wie wird das angewendet.
Der erzeugte Strom kann in das Stromnetz eingespeist werden.
Dabei muss hinter die Solaranlage ein Wechselrichter geschaltet werden. Dieser wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um damit man den Strom ganz normal aus der Steckdose „holen“ kann. Dann wird der Strom direkt ins öffentliche Stromnetz geleitet, vorher wird gezählt wie viel Strom produziert wurde. Den eigenen Strom bezieht man auch von dort.
Der erzeugte Strom kann auch auf einem Akku gespeichert werden, und nur dann genutzt werden wenn er benötigt wird. Dieses System nennt man Inselsystem. Ein Beispiel für ein solches ist der Parkscheinautomat oder ein Solarspielzeug.
3.Vorteile
- Durch die Nutzung von Photovoltaik als erneuerbare Energie werden Umwelt & Ressourcen geschont
- Beitrag zur CO2-Emissionsminderung
- sehr geringer Wartungsbedarf
- nutzbar auch bei geringer Sonneneinstrahlung
- hohe Einspeisevergütung, da Förderung durch EEG (49,21 Cent pro kWh)
- Nach der Installation fallen nur geringe laufende Kosten an
- eine PV-Anlage besteht hautsächlich aus Glas, Aliminium, Silizium und die Kabel sind aus Kupfer. All diese Stoffe können wiederverwendet werden. Aluminium und Glas und Kupfer sind wertvolle Rohstoffe, und das Silizium ist absolut ungiftig.