Photovoltaik – Wie funktioniert das ?

Photovoltaik Begrisserklärung
Photovoltaik funktioniert so...

Nicht zuletzt durch die schlimme Atomkatastrophe in Fukushima ist die Diskussion um alternative bzw. regenerative Energiequellen neu angefacht worden. In diesem Zusammenhang wird auch oft die Photovoltaik genannt.

Bestimmt ist der Begriff Photovoltaik nahezu jeden von uns ein Begriff, aber wie funktioniert diese Technologie eigentlich genau?

Der Begriff Photovoltaik (oder oft auch PV abgekürzt) bedeutet die Umwandlung von Energie der Sonne mit der Hilfe von Solarzellen in elektrische Energie. Soweit dürfte es noch klar sein. Der Name ist eine Zusammensetzung des altgriechischen Worts Phot (für Licht) sowie des Begriffs Volt als Maßeinheit für die elektrische Spannung, welches von dem italienischen Physiker Alessandro Volta stammt.

Die Entdeckung dieser Technologie geht bereits bis in das Jahr 1839 auf einen französischen Physiker zurück. Weitere Forscher, darunter auch Albert Einstein, forschten dann auf diesem Gebiet weiter, bis es schließlich 1954 einem mehrköpfigen Team gelang, die ersten funktionsfähigen Siliziumzellen  zu bauen.

Funktionsweise der Photovoltaik

Grafik zur Funktionsweise der Photovoltaik
Funktionsweise Photovoltaik

 

Heutzutage werden üblicherweise Photovoltaikmodule aus dem chemischen Element Silizium (wen es interessiert: Ordnungszahl 14 Symbol Si) hergestellt. Es ist ein Halbmetall, was bedeutet, dass es sowohl Eigenschaften von Metallen und Nichtmetallen aufweist und ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element auf der Erde.

Bei der Herstellung eines Photovoltaikmoduls werden zwei verschiedene Siliziumschichten verwendet, n-Silizium hat einen Überschuss an Elektronen, p-Silizium hingegen einen Mangel. An der Grenze dieser beiden Schichten befindet sich ein p-n Übergang, bei diesem findet bei Lichteinwirkung durch die Sonnenstrahlung eine Ladungstrennung statt, welche dann über Kontakte als Gleichspannung in ein Stromnetz abgegeben wird (siehe Grafik oben). Dadurch wurde die Strahlungsenergie in elektrische Energie umgewandelt.

Zur Vollständigkeit soll noch erwähnt werden, dass überlicherweise dann diese Gleichspannung in Akkumulatoren gespeichert oder durch einen Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt und ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird.