Im Gegensatz zu fossilen Energieträgern wie Öl und Erdgas steht uns die Sonne unbegrenzt und kostenlos zur Verfügung. Sie schickt jeden Tag ein 1000faches des täglichen Weltenergieverbrauchs zur Erde und ist somit die Energiequelle der Zukunft. Sicher, sauber und umweltverträglich.
Um die Sonnenenergie nutzbar machen zu können, muss sie mit Hilfe des photovoltaischen Effektes einer Solarzelle in Strom umgewandelt werden.
Was ist Photovoltaik?
Wie der Name Photovoltaik schon sagt, wird durch Adsorption von Licht (Photon) in einem Halbleiter eine elektrische Spannung (Volt) aufgebaut. Das Prinzip des fotovoltaischen Effekts in einer Solarzelle beruht darauf, dass Elektronen (negative Ladung), die vor dem Lichteinfall an Atome gebunden waren, freigesetzt werden. Gleichzeitig entstehen dabei Löcher (positive Ladung), die ebenfalls frei beweglich sind. Dringen Photonen (Licht) in eine Solarzelle ein, werden dabei die Elektronen angeregt, nehmen Energie auf und können sich eine zeitlang frei bewegen. Die freigesetzten Elektronen sind bewegte Ladung, also Strom. Sobald das freigesetzte Elektron auf ein positives Loch trifft, wird es wieder fest in die Atomgitterstruktur eingebunden. Strom kann daher nur solange fließen, wie neue Photonen folgen.
Die Leistung einer Solarzelle ist speziell abhängig von der Lichtintensität, sowie der
Flächengröße der Zelle.
Gesetzliche Rahmenbedingungen in Spanien:
• Plan zur Förderung von erneuerbaren Energien 2005-2010
• Königliches Dekret 436/2004 Einspeiseregelung für Solarstrom
• Königliches Dekret 1663/2000
• Königliches Dekret 1955/2000
• Königliches Dekret 661/2007 Gesetz zur Regelung der Einspeisevergütung
Historie der Photovoltaik
Die Wechselwirkung zwischen Sonnenlicht und Elektronen wurde bereits 1839 von dem französischen Physiker Alexandre Edmond Becquerel entdeckt. Aber erst Albert Einstein ieferte durch seine berühmte Arbeit von 1904 die Erklärung des photovoltaischen Effekts sowie der Quantennatur des Lichts, wofür er 1921 den Nobelpreis für Physik bekam.
Nach vielen weiteren Entdeckungen und Entwicklungen gelang es dann 1954 in den USA durch Daryl Chapin, Calvin Fuller und Gerald Pearson die erste Silizium Solarzelle herzustellen. Sie hatte bereits einen Wirkungsrad bis zu 6%, der in den folgenden Jahren schnell auf 10% erhöht wurde. Diese Entdeckung war der Beginn der Photovoltaik.
Die erste Anwendung der Photovoltaik fand im Bereich der Raumfahrt statt. Sie begann 1958, als die ersten Solarzellen für den Satellit Vanguard eingesetzt wurden. Durch den Bedarf der Raumfahrt wurde die weitere Forschung und Entwicklung nach leichten, langlebigen und autarken Stromquellen sehr gefördert.
Die Ölpreiskrise 1973 bewirkte, dass über den Einsatz von Solarzellen auf der Erde nachgedacht wurde. Zumal die Fortschritte in der Halbleitertechnologie und der wachsende Markt die Kosten der Solarzellen stetig reduzierten. Aufgrund der sinkenden Kosten entstanden in Deutschland Anfang der 80er Jahre die ersten Fertigungsstätten für Siliziumsolarzellen und Module. Der weltweit jährliche Solarzellenumsatz lag 1980 bei weniger als 20Mwp/a, durch den stetigen technischen Fortschritt und die politischen Maßnahmen, wie das 100.000-Dächer-Programm und dem Erneuerbare -Energien-Gesetz (EEG), stieg der weltweite Jahresumsatz bis zum Jahr 2004 auf mehr als 1.100 MWp an.
Quelle: Bine, DGS Leitfaden photovoltaische Anlagen