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Das Wichtigste in Kürze
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Die
Photovoltaik kann als das Paradepferd der Solarbranche bezeichnet werden. Sie
beansprucht für sich die höchsten Forschungsbeiträge, die
meisten Schlagzeilen, die Mehrzahl der Seiten in Fachzeitschriften. Die
Photovoltaik, eindeutig die Eleganteste unter den neuen Energietechnologien,
bietet zwei entscheidende Vorteile: Sie erzeugt direkt die hochwertige
Energieform Elektrizität, und sie ist für den Taschenrechner
genauso geeignet wie für das 500-kW-Kraftwerk - fast überall auf
der Welt. Die Wirkungsgrade liegen für handelsübliche Module
gegenwärtig bei 12-15%. Die Qualität der Module ist allgemein sehr
hoch.
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Funktionsprinzip und
Zelltypen
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Die heute
auf dem Markt erhältlichen Solarzellen sind aus Silizium hergestellt.
Silizium ist als Rohstoff auf der Erde in beliebigen Mengen billig
verfügbar und findet als Halbleiter in der Elektronik breite Anwendung.
Für die Herstellung der Solarzellen benötigt man jedoch hochreines
Silizium; der Reinigungsprozess ist aufwendig und treibt die Kosten in die
Höhe. Eine Solarzelle besteht im Prinzip aus zwei kristallinen
Siliziumschichten. Diese Schichten werden positiv bzw. negativ
dotiert, das bedeutet mit einer genau festgelegten Anzahl Fremdatome
gezielt „verunreinigt". Für die positive Dotierung verwendet man
Bor, für die negative Phosphor. So entstehen eine positiv und eine
negativ geladene Schicht und dazwischen ein sogenannter p-n-Übergang.
Treffen nun energiereiche Photonen des Sonnenlichts auf Siliziumatome im
Grenzbereich der Schichten, dann lösen sie damit Elektronen aus der
Si-Elektronenhülle aus ihrer Bindung und bewirken eine Teilung der
Ladungsträger: die Elektronen springen in die n-Zone, in der p-Zone
entsteht ein „Loch". Dieser Vorgang heisst photovoltaischer
Effekt.
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