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Die Umwelt schützen und dabei Geld verdienen? Mit einer Fotovoltaik-Anlage auf dem Dach ist das möglich. (Foto: Wagner Solar)

Fotovoltaik (Teil 1): Mit aktivem Klimaschutz Geld verdienen

Solarzellen verwandeln Sonnenenergie in Strom – lautlos und sauber. Doch es gibt verschiedene Arten von Solarzellen, die jeweils bestimmte Vor- und Nachteile mit sich bringen. Und Forscher tüffteln an immer besseren Modellen.
Was ist Fotovoltaik und wie funktioniert es?
Fotovoltaik-Anlagen, die meist aus Siliziumzellen bestehen, können Sonnenlicht (Solarenergie) direkt in elektrische Energie umwandeln. Wenn das Licht auf die Solarzellen trifft, werden ihre Ladungsträger getrennt. So entsteht eine elektrische Spannung. Sobald ein elektrischer Verbraucher angeschlossen wird, fließt Strom. Diese Funktion beruht auf dem „photovoltaischen Effekt“, für dessen Erforschung Albert Einstein 1921 den Nobelpreis für Physik bekam. „Photos“ kommt aus dem Griechischem und bedeutet Licht, „Voltaik“ verweist auf den italienischen Physiker Alessandro Volta, der der Maßeinheit für elektrische Spannung (Volt) seinen Namen gab. Im Zuge der Rechtschreibreform wurde aus der Photovoltaik die Fotovoltaik.
Zoombild
Monokristalline (l.) sind im Gegensatz zu polykristallinen Siliziumzellen (r.) teurer, dafür aber auch effizienter. (Fotos: Ersol, Georg Slicker)
Welche Fotovoltaik-Varianten gibt es?
Es gibt verschiedene Fotovoltaik-Solarzellen, die sich vom Material und dem Wirkungsgrad her unterscheiden. Marktführer sind mit einem weltweiten Anteil von rund 80 Prozent die kristallinen Siliziumzellen. Es gibt zwei unterschiedliche Arten von Siliziumzellen: Monokristalline und Polykristalline. Die Monokristallinen sind effizienter. Ihr Wirkungsgrad liegt zwischen 16 und 18 Prozent. Dadurch nehmen sie weniger Platz in Anspruch. Doch gleichzeitig sind sie auch teurer und schwerer. Polykristalline sind günstiger, verfügen jedoch über einen geringeren Wirkungsgrad von 13 bis 16 Prozent. Besonders hohe Strom-Erträge mit knapp 20 Prozent erzeugen sogenannte Hochleistungszellen, die jedoch noch teurer in der Anschaffung sind.
Zoombild
Geringe Kosten in der Herstellung: Bei einer Dünnschicht-Solarzelle wird eine Siliziumverbindung auf Glas oder Folie aufgedampft. (Foto: Fraunhofer ISE)
Welche technischen Forschritte gibt es?
Zur zweiten Fotovoltaik-Technologiegeneration gehören Dünnschichtzellen, die aus amorphen (nicht-kristallinen) Siliziumzellen oder anderen Halbleiterverbindungen wie CIS (Kupfer, Indium und Schwefel) oder CdTe (Cadmium-Tellurid) bestehen. Zwar erreicht deren Effizienz in der Umwandlung von Solarenergie in Strom nur ein Maximum von 10 Prozent – und somit eignen sie sich eher für große Dachflächen. Dafür weisen sie große Vorteile auf. Denn das Halbleitermaterial wird hauchdünn auf Glas oder Kunststofffolie aufgetragen. Dadurch verbraucht die Produktion nur einen Bruchteil an teurem Material. Die Solarzellen werden so günstiger und leichter. Im Falle der Folie geraten die Solarzellen formflexibel, wodurch innovative Produkte wie Dachbahnen mit integrierten Solarzellen möglich geworden sind. Aufgrund dieser Vorteile sagen Branchenkenner den Dünnschichtzellen einen großen Erfolg voraus. Eine Variante sind sogenannte Hybrid- oder Kombizellen, die die Vorteile von kristallinen und Dünnschichtzellen verbinden.
Was bringt die Zukunft?
Derzeit entwickeln Forscher die dritte Generation von Fotovoltaik-Solarzellen, die ebenfalls hauchdünn sind und sich aus organischem Material zusammensetzen. Problematisch ist noch, dass der Wirkungsgrad schnell abnimmt. Doch wenn die organischen Solarzellen Marktreife erlangen sollten, sind viele Einsatzmöglichkeiten denkbar: Fotovoltaik-Solarzellen in Hausfassaden, Fensterscheiben und sogar Textilien, die Solarenergie in Strom umwandeln.
Übrigens: Bund, Länder und Kommunen fördern den Einsatz erneuerbarer Energien. Das passende Programm für die neue Fotovoltaik-Anlage finden Sie mit unserer Suchmaschine www.bauemotion.de/foerdermittel.
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