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Was ist Photovoltaik?

Das Wort Photovoltaik ist eine Zusammensetzung aus dem griechischen Wort Photo für Licht und dem Namen des Physikers Allesandro Volta. Es bezeichnet die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen. Der Umwandlungsvorgang beruht auf dem bereits 1839 von Alexander Bequerel entdeckten sogenannten Photoeffekt. Darunter versteht man die Freisetzung von positiven und negativen Ladungsträgern in einem Festkörper durch Lichteinstrahlung.

Herzstück einer Photovoltaikanlage ist die aus Silizium bestehende Solarzelle. Sonnenliche, das auf eine Siliziumzelle trifft, setzt dort Elektronen in Bewegung. Es fliest elektrischer Strom.

Photovoltaikanlagen können als Inselanlagen oder als netzgekoppelte Anlagen konzipiert werden. Inselanlagen versorgen einen einzelnen Verbraucher mit Strom, netzgekoppelte Anlagen sind mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden.

Wie funktioniert eine Solarzelle?

Solarzellen bestehen aus verschiedenen Halbleitermaterialien. Halbleiter sind Stoffe, die unter Zufuhr von Licht oder Wärme elektrisch leitfähig werden, während sie bei tiefen Temperaturen isolierend wirken. Über 95% aller auf der Welt produzierten Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium. Silizium bietet den Vorteil, dass es als zweithäufigstes Element der Erdrinde in ausreichenden Mengen vorhanden und die Verarbeitung des Materials umweltverträglich ist.

Eigenschaften einer Solarzelle

Die an Solarzellen abgreifbare Spannung ist abhängig vom Halbleitermaterial. Bei Silizium beträgt sie etwa 0,5 V. Die Klemmenspannung ist nur schwach von der Lichteinstrahlung abhängig, während die Stromstärke bei höherer Beleuchtungsstärke ansteigt. Bei einer 100 cm² großen Siliziumzelle erreicht die maximale Stromstärke unter Bestrahlung von 1.000 W/m² etwa einen Wert von 2 A.