Photovoltaik
Das Wort Photovoltaik ist eine Zusammensetzung aus dem griechischen Wort für Licht <"photos"> und dem Namen des Physikers Alessandro Volta. Es bezeichnet die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen. Der Umwandlungsvorgang beruht auf dem bereits 1839 von Alexander Bequerel entdeckten Photoeffekt. Unter dem Photoeffekt versteht man die Freisetzung von positiven und negativen Ladungsträgern in einem Festkörper durch Lichteinstrahlung.
 
     
   
 
Aufbau einer 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 (Si). Silizium bietet den Vorteil, dass es als zweithäufigstes Element der Erdrinde in ausreichenden Mengen vorhanden, und die Verarbeitung des Materials umweltverträglich ist. Zur Herstellung einer Solarzelle wird das Halbleitermaterial "dotiert". Damit ist das definierte Einbringen von chemischen Elementen gemeint, mit denen man entweder einen positiven Ladungsträgerüberschuss (p-leitende Halbleiterschicht) oder einen negativen Ladungsträgerüberschuss (n-leitende Halbleiterschicht) im Halbleitermaterial erzielen kann. Werden zwei unterschiedlich dotierte Halbleiterschichten gebildet, entsteht an der Grenzschicht ein sogenannter p-n-Übergang. An diesem Übergang baut sich ein inneres elektrisches Feld auf, das zu einer Ladungstrennung, der bei Lichteinfall freigesetzten Ladungsträger, führt. Über Metallkontakte kann eine elektrische Spannung abgegriffen werden. Wird der äußere Kreis geschlossen, das heißt ein elektrischer Verbraucher angeschlossen, fließt ein Gleichstrom. Siliziumzellen sind etwa  10 cm x 10 cm groß (seit kurzem auch 15 cm x 15 cm). Eine durchsichtige Antireflexschicht dient zum Schutz der Zelle und zur Verminderung von Reflexionsverlusten an der Zelloberfläche.
 
     
   
 
Wechselrichter
Photovoltaik-Anlagen erzeugen Gleichstrom, der über einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden muss, um in das Netz eingespeist werden zu können. Netzgeführte Wechselrichter übernehmen automatisch die Abstimmung an die exakten Spannungswerte und anderen Maße des Netzes. Der Wechselrichter hat die Photovoltaik-Anlage zugleich so zu führen, dass sie jeweils am Punkt ihrer maximalen Leistung (Maximum Power Point; MPP)  betrieben wird. Also an dem Punkt, an dem das leistungsfähigste Produkt aus Strom und Spannung erreicht wird. Dieser MPP schwankt während des Betriebs in einem Intervall, der von der jeweiligen Bestrahlungsstärke, der aktuellen Zelltemperatur und dem Typ der Solarzellen abhängt. Ein guter und richtig dimensionierter Wechselrichter ist daher mit entscheidend für den Gesamtertrag der Anlage.
 
     
   
   
     
   
 
 
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