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Was versteht man unter Photovoltaik?

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Letztes Update am 22.10.2014, 14:26
Das zusammengesetzte Wort Photovoltaik sagt bereits einiges aus, besteht es doch irgendwie aus Photo und Volt.
Um ein Foto zu machen, nutzte man früher den Effekt aus, dass Licht in Kontakt mit den kleinen Silberbromidkörnchen in der Beschichtung eines Filmstreifens lokal zu einer (physiko-chemischen) Reaktion führt. (Sichtbares) Licht ist Energie in Form von elektromagnetischen Wellen in dem relativ eng begrenzten Wellenlängenintervall von ca. 400 bis 800 Nanometer. Und der zweite Begriff Volt soll dabei ausdrücken, dass das Licht nun nicht ein Foto zum Ergebnis hat, sondern, dass es umgewandelt wird in eine messbare Spannung in Volt.

 

Begriffliche Hintergründe

Solarzellen sind die technische Lösung für die Transformation von Lichtenergie in elektrische Leistung. Es war zunächst der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel, der 1839 den photoelektrischen Effekt entdeckte. Dann nahm sich kein Geringerer als Albert Einstein des Themas an, was ihm schließlich den Nobelpreis einbrachte, nicht zuletzt für die Einführung des Begriffs des Lichtquants.

Wenn man mal alle komplizierten Theorien und die spitzfindigen, wissenschaftlichen Differenzierungen der verschiedenen Arten photoelektrischer Effekte beiseite schiebt, darf man den Effekt grob so zusammen fassen: Wenn ein Lichtquant genügend Energie besitzt, was nur von seiner Wellenlänge abhängt, kann es ihm gelingen, Elektronen aus einer bestimmten Schale eines bestimmten Atoms oder auch Moleküls aus seinem Verband heraus zu schlagen und in das so genannte freie Leitungsband anzuheben.

Durch diese frei gesetzten Elektronen wird im Material ein Stromfluss möglich. Die technische Herstellung der ersten Solarzellen im Sinne einer praktischen Umsetzung des (theoretischen) photoelektrischen Effekts geht auf das Jahr 1954 zurück. Allerdings konnte man mit diesen ersten Solarzellen nur Wirkungsgrade von gut 4% erzielen. Ihren "Siegeszug" manifestierten die Solarzellen bereits Ende der 1950er Jahre bei der Versorgung von Satelliten, wo sie unverzichtbar waren.

Die große Nachfrage in der Raumfahrt war es dann auch, die die technische Weiterentwicklung und Optimierung der Solarzellen beflügelte. Aber auch auf dem festen Boden erfreuten sich die Solarzellen immer größerer Beliebtheit. Ein Auslöser im Umdenken hin zu regenerierbaren Energiequellen war dafür auch die Ölkrise Anfang der 1970er Jahre. Immerhin ist allein die Lichtenergie, die uns die Sonne täglich sendet und auch jene Teilmenge davon, die noch die Filterwirkung der Erdatmosphäre überwindet, deutlich größer als der tägliche Energiebedarf der Weltbevölkerung insgesamt.

Die Photovoltaik, also die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie ist absolut sauber und geräuschlos. Es entstehen dabei keinerlei giftige oder klimaschädliche Abgase. So hoch motiviert griff insbesondere die deutsche Politik bereits schon Ende der 1970er Jahre mit großen Händen in die besonders in Deutschland so beliebte Wirtschaftstrickkiste der marktverzerrenden Subventionen. 

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass es heute viele private Häuser und auch Firmengebäude gibt, die mit Hilfe fest installierter (modularer) Solarzellen auf dem Dach elektrische Energie generieren und auch in das öffentliche Netz einspeisen, was vergütet wird, aber diese Anlagen sollen bitte nicht verwechselt werden mit thermischen Solaranlagen, die aus Kollektoren bestehen, in denen vor meistens schwarzem Hintergrund Wasser zirkuliert, das durch die Sonnenwärme und auch durch Licht direkt aufgeheizt wird und so zur direkten Generierung des Warmwasserbedarfs für den Haushalt dient. Das ist keine Photovoltaik.

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