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Photovoltaikmodule
So werden Photovoltaikmodule produziert Immer mehr Menschen nutzen mithilfe einer Photovoltaik-Anlage die Energie der Sonne zur Stromgewinnung. Die Solarzellen einer Photovoltaik-Anlage können Licht in Strom umwandeln. Wie genau sind Solarzellen eigentlich aufgebaut? Und wie können Sie Strom gewinnen? Solarzellen bestehen in den meisten Fällen aus Silizium. Dabei unterscheidet man zwischen kristallinen und amorphen Solarzellen. Kristalline Zellen können noch in monokristalline und polykristalline Modelle unterschieden werden. Sie unterscheiden sich in ihrer Struktur. Monokristalline Solarzellen haben zwar einen etwas besseren Wirkungsgrad als polykristalline, was sich durch die deutlich aufwendigere und teurere Herstellung am Ende nicht unbedingt rechnet. Amorphe Dünnschichtzellen bestehen aus einer sehr dünnen Schicht Silizium, das auf eine Trägerschicht aufgedampft wird. Dünnschichtzellen haben nur einen geringen Materialeinsatz und amortisieren sich energetisch schneller als kristalline Zellen. Ihr Wirkungsgrad ist aber noch deutlich geringer. Der Rohstoff Silizium ist fast unbegrenzt verfügbar. Er ist nämlich nach Sauerstoff das zweithäufigste Element auf der Erde. Für die Photovoltaik-Industrie werden hauptsächlich Siliziumabfälle aus der Elektronikindustrie verwendet. Mittlerweile wurden aber spezielle Fabriken zur Herstellung von Silizium für die Photovoltaik eröffnet. Durch dieses so genannte Solarsilizium ist die Photovoltaik-Branche bald völlig unabhängig von anderen Industrien. Die Solarzelle erzeugt aus dem Licht der Sonne Strom Zur Herstellung einer Solarzelle wird gereinigtes Silizium zunächst in Blockform gegossen. Ist der Block abgekühlt, wird er in dünne Scheiben geschnitten. Diese Scheiben nennt man Wafer. Die Solarzellen müssen jetzt noch dotiert werden. Das bedeutet, dass dem Silizium noch ein Fremdstoff zugemischt werden muss. Die Seite der Solarzelle, die nachher dem Sonnenlicht zugewendet sein soll, wird mit Phosphor negativ dotiert, die andere Seite mit Bor positiv. Auf der negativen Seite liegt ein Elektronenüberschuss vor, auf der positiven ein Elektronenmangel. Auf diese Weise entsteht im Inneren der Solarzelle ein elektrisches Feld. Damit Strom fließen kann müssen die beiden Schichten verbunden werden. Dazu werden auf der Vorder- und Rückseite metallische Elektroden angebracht. Die Vorderseite soll dabei lichtdurchlässig bleiben, deshalb wird hier nur ein ganz dünnes Elektrodengitter aufgebracht. Im Sonnenlicht sind Photonen enthalten. Trifft nun eins davon auf die Solarzelle, regt es die Elektronen an. Diese fließen nun über die Metallelektroden dem elektrischen Feld entsprechend von der negativ zur positiv geladenen Seite. Ist ein Verbraucher angeschlossen, schließt sich der Stromkreis. Allerdings fließt in diesem Stromkreis Gleichstrom, der nicht in das öffentliche Netz eingespeist werden kann. Ein so genannter Wechselrichter wandelt den Strom in Wechselstrom um und speist ihn in das Netz ein. Eine Solarzelle arbeitet natürlich noch nicht besonders effektiv. Deshalb werden Solarzellen zu Solarmodulen zusammengefasst. Meist werden 36, 48 oder 72 Solarzellen in ein bis vier hintereinander geschalteten Zellsträngen verbunden. Dann werden die Solarzellen auf eine Glasscheibe aufgebracht und zwischen zwei verschiedenen Kunststofffolien laminiert. Zum Schluss wird das Solarmodul gerahmt. Photovoltaik-Module arbeiten auch nach 20 Jahren noch effizient Auf die meisten Photovoltaik-Module wird vom Hersteller eine Garantiezeit von bis zu 20 Jahren gegeben. Meist arbeiten die Solarzellen aber auch nach 20 Jahren mit gutem Wirkungsgrad für viele Jahre weiter. In einem Testzentrum in Italien wurden zwischen 1982 und 1984 einige Photovoltaik-Module installiert. 22 Jahre nach Inbetriebnahme erbrachten sie noch mehr als 90 Prozent ihrer Nennleistung. Daraus wurde berechnet, dass die Leistung der Solarzellen jährlich etwa ein halbes oder sogar nur ein viertel Prozent abnimmt. Auf diese Weise könnten Photovoltaik-Module sogar nach 40 Jahren noch 90 Prozent ihrer Leistung erbringen.
Sonnenenergie statt Gas und Öl
Die Energiepreise steigen voraussichtlich in den anstehenden Wintermonaten weiter an. Die Heizkosten werden womöglich das Budget von Privatleuten wie Unternehmen stärker belasten als in den vergangenen Jahren. Eine Möglichkeit, dieser Kostenspirale zu entkommen, ist der Umstieg von Gas und Öl auf Solarthermie, Erdwärme und bzw. oder Photovoltaik. Sie Sie Immobilienbesitzer, dann können Sie selbst für eine solche Umrüstung sorgen und dauerhaft die laufenden Kosten für Ihr Eigentum gering halten. Da die Investitionskosten für eine solche Umrüstung nicht zu unterschätzen sind, sollten Sie über eine schrittweise Umstellung von fossilen auf regenerative Energien nachdenken. Übrigens können Sie von zahlreichen Fördermöglichkeiten sowohl von Seiten des Bundes als eventuell von Seiten Ihrer Kommune profitieren. Lohnenswerte Sonnenstrahlung: In Deutschland trifft im Jahresdurchschnitt auf jeden Quadratmeter Fläche Sonnenstrahlung mit einer Kraft von mindestens 940 Kilowattstunden. Diese Energiemenge entspricht dem Brennwert von etwa 100 Litern Heizöl. Schon mit Hilfe einer kleinen Solaranlage können Sie diese Energie nutzen. Modul aufgebaute Systeme ermöglichen Ihnen je nach zur Verfügung stehendem Budget die Anlage Stück für Stück zu vergrößern. Mit verhältnismäßig geringem Aufwand können Sie so Solarkollektoren auf Ihrem Hausdach installieren lassen, die die Erwärmung des Brauchwassers übernehmen. Die Sonneneinstrahlung ist nur in den Wintermonaten gelegentlich nicht ausreichend, um das gesamte benötigte Brauchwasser zu erwärmen. Dann muss die konventionelle Heizungsanlage einspringen. Soll Ihre solarthermische Anlage nicht nur das Brauchwasser erwärmen, sondern auch die Heizungsanlage unterstützen, dann können Sie das modular aufgebaute Solaranlagensystem problemlos erweitern lassen. Möchten Sie vollständig auf Öl und Gas verzichten? Das können Sie erreichen, indem Sie die Solarthermieanlage mit einer Wärmepumpe kombinieren. Erleichtert wird die komplette Umstellung auf erneuerbare Energien, wenn Sie von Beginn an ein einziges System einsetzen. Dadurch haben Sie beim späteren Anlagenausbau keine Anpassungs- und Kompatibilitätsprobleme. In einer letzten Ausbaustufe könnten Sie neben den Wärmekollektoren zusätzlich noch Photovoltaikmodule auf Ihrem Hausdach oder an der Hausfassade installieren. So nutzen Sie die Sonnenenergie zur Stromerzeugung. Durch eine solcher Umrüstung kann ein Haus nach Niedrigenergiestandard der Energieeinsparverordnung (EnEV) sogar zum Nullenergiehaus werden. Ein Nullenergiehaus erzeugt mehr Energie als es verbraucht.