Photovoltaik

1. Photovoltaik Eine Präsentation von Kevin Oelert und Marcelo Angelo Azevedo .

2. Gliederung: 1.Allgemeines zu Photovoltaik 2.Was ist eigentlich Photovoltaik? 3.Aufbau und Funktionsweise einer Solarzelle 4.Gibt es unterschiedliche Solarzellen? 5.Was ist der Wirkungsgrad? 6.Photovoltaik gegenüber anderen Energiequellen 7.Kosten/Nutzen/Rentabilität 8.Quellen

3. 1.Allgemeines zu Photovoltaik • Der Name setzt sich aus dem • lateinischen Begriff für Licht • und dem Namen des Physikers • Alessandro Volta zusammen. • 1839 entdeckte Alexandre • Edmond Becquerel den • photoelektrischen Effekt und • legte damit den Grundstein für • die Photovoltaik • Er stellte fest, dass der Strom • zwischen einer Platin-Anode • und –Kathode bei Licht • geringfügig größer war als im • Dunkeln. Alexandre Edmond Becquerel Alessandro Volta

4. 2.Was ist eigentlich Photovoltaik? • Umwandlung von Lichtenergie • (Photonenenergie der Sonne) in elektrische • Energie. • Die entstandene Gleichspannung wird mit • einem so genannten „Zerhacker“ (Wechselrichter) • in Wechselspannung umgewandelt. • Entweder wird die elektrische Energie direkt • verwendet oder, wie im Regelfall, ins öffentliche • Stromnetz eingespeist.

5. 3.Aufbau und Funktionsweise von Solarzellen: 3.1.Aufbau • 95% aller Solarzellen bestehen aus Silizium • Silizium wird aus Quarzsand gewonnen • Silizium ist das zweithäufigste Element der • Erdrinde • Hoher Energiebedarf zur Erschmelzung von • Reinkristallen. Quarzsand Silizium Fertige Solarzelle => =>

6. 3.2.Funktionsweise • Um Elektrizität zu erzeugen muss • ein Strom von einem positiv • geladenen Pol zu einem negativ • geladenen Pol fließen. • Besteht aus einer positiv und einer • negativ „dotierten“ Lage. • Silizium-Schicht mit • Phosphorüberzug ist positiv geladen. • Silizium-Schicht mit Borüberzug ist • negativ geladen. • Silizium dient nur als • Transportmedium. • Fällt Licht auf die Zelle entsteht eine • Spannung zwischen • diesen beiden Schichten,welche an • den Polen entnommen • werden.

7. Analogschema zur Funktionsweise einer Solarzelle

8. 4.Gibt es unterschiedliche Solarzellen? • Unterscheiden sich im ihrem Wirkungsgrad. • Haben unterschiedliche Preise. • Haben unterschiedliche Herstellungsmethoden. Polykristalline Module Amorphe Module Monokristalline Module Wirkungsgrad ca. 8% Ein Träger mit einer sehr dünnen Silizium-Schicht. Produktion im Druckverfahren. Altern mit der Zeit. Wirkungsgrad ca. 15% Bestehen aus einem Silizium-Kristall.Sind sehr aufwendig in der Herstellung.Bessere Schwachlichteigenschaften als polykristalline Module. Wirkungsgrad ca. 13% Blockverbund aus vielen kleinen Kristallen.Bessere Direktlichteigenschaften als monokristalline Module. Zellränder stören den Elektronenfluss.

9. 5.Was ist der Wirkungsgrad? • Das Verhältnis von der Strahlungsenergie • der Sonne zur erzeugten Energie des Solarmoduls. • Sonneneinstrahlung in Deutschland • etwa 1000kW/m² • Auf eine Solarzelle von 10cm² fallen daher 10Watt. • Eine Solarzelle kann je nach ihrer Leistung 0,8-1,5Watt • wieder abgeben,das entspricht einem Wirkungsgrad • von 8-15%. • Scheint die Sonne nur halb so stark, verringert sich • auch die Leistung um die Hälfte.

10. 5.1.Mögliche Verbesserungen • Oberflächenstrukturierung • - z.B. Aufbau der Zelloberfläche in Pyramidenstruktur, • damit das einfallende Licht mehrfach auf die • Oberfläche trifft. • Neue Materialien • - z.B. Galliumarsenid (GaAs),Cadmiumtellurid (DdTe) • oder Kupfer-Indium Diselenid (CulnSe2). • Nachführungen • - Die Modulfläche folgt im Tagesverlauf der Sonne. • - Kann um eine oder zwei Achsen gedreht werden. • - Jahresausbeute kann um 30% gesteigert werden. <=Pyramidenstruktur

12. Beispiele für Nachführungssystem

13. 5.2.Was verschlechtert den Wirkungsgrad und wo liegen seine Grenzen? • Lichtquanten (Photonen) haben nicht genügend • Energie, um weiter Ladungsträger zu „aktivieren“. • Ein gewisser Teil Photonen-Überschussenergie wird nicht • in elektrischen Strom umgewandelt, sondern in Wärme. • Abschattung der Zelloberfläche (durch die Kontaminierung • mit Schmutz, Laub und Schattenwurf). • Reflexion an der Zelloberfläche. • Begrenztes Strahlungsspektrum. • Elektrische Widerstandsverluste im Halbleiter und • in den Anschlussleitungen. • Materialverunreinigungen • Kristalldefekte Daraus ergibt sich ein maximaler Wirkungsgrad von 28%.

14. 6.Photovoltaik im Vergleich mit andere Energiequellen Fazit:Photovoltaik bietet relativ viele Vorteile und hat nur geringe Nachteile.

15. 7.Kosten/Nutzen/Rentabilität • Es ist mit Kosten von 4700€-5600€ für • eine Anlage mit 1kW/h zu rechnen. Stand: 2005. • Für zusätzliche Versicherungen können • jährlich ca. 70€ anfallen. • Die durchschnittliche Lebensdauer einer • Photovoltaikanlage beträgt 30-40 Jahre. • Nach ca. 5 Jahren hat man die • Anschaffungskosten erwirtschaftet. • Finanzierung ohne Eigenkapital möglich. • Deckung der gesamten Stromkosten Fazit:Photovoltaik rentiert sich für jedermann.

16. 8.Quellen • http://www.projekt-sonne.de/?gclid=CPyDt5fDjZ4CFRAEZgod3iIEoA • http://de.wikipedia.org/wiki/Geschichte_der_Photovoltaik • http://www.sonne-nrw.de/Dokumente/2006.06.21+Vortrag+PV+allgemein.pdf • http://www.photovoltaik- information.de/static/3/Grundlagen+der+Photovoltaik.html • http://www.matech.at/index.aspx?url=http://www.matech.at/beitraege/ • zeigeBeitragEinzeln.aspx?beitragNr=2004526164829548 • http://www.gymnasium-borghorst.de/physikwozu/solarzelle/solar.htm • http://www.f09.fh-koeln.de/imperia/md/content/institut_tga/fachschaft/ • grundstudium/elektrotechnik/photovoltaik.pdf • http://www.solarserver.de/wissen/photovoltaik.html#nat

17. Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit