ANLAGEN

Solarzellen
Eine Solarzelle funktioniert ähnlich einer normalen Batterie, mit dem Unterschied, daß anstelle einer chemischen Reaktion die Elektronen mittels der Sonneneinstrahlung von minus nach plus transportiert werden.

Fällt Licht auf die Solarzelle, so entsteht zwischen dem Minus- und dem Pluspol eine elektrische Spannung.

Damit kann z. B. eine Lampe oder ein Taschenrechner, etc. betrieben werden. Die Solarzelle erzeugt nur Gleichstrom.

Zellenarten
Heutzutage wird auf der ganzen Welt nach neuen Herstellungsverfahren und Solarzellentypen geforscht. Dominierend sind klar die Silizium-Solarzellen. Das wichtigste Material für diese kristalline Solarzellen ist Silizium. Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element in der Erdkruste, wo es zwar nicht in reiner Form, aber in Verbindungen, meistens Oxiden und Silikaten vorkommt. Um es von diesen Verbindungen zu befreien, muss es im Lichtbogenofen bei 2000°C mit Kohlenstoff "reduziert" werden. Dies geschieht bereits im großtechnischen Maßstab (Mio. Tonnen pro Jahr), von denen etwa 20.000 Tonnen für die Mikroelektronik in eine extrem reine Form gebracht werden. Aus dieser Quelle erhält die kristalline Silizium-Photovoltaik derzeit das sehr begehrte Material.
Zellenarten Heutzutage wird auf der ganzen Welt nach neuen Herstellungsverfahren und Solarzellentypen geforscht. Dominierend sind klar die Silizium-Solarzellen. Das wichtigste Material für diese kristalline Solarzellen ist Silizium. Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element in der Erdkruste, wo es zwar nicht in reiner Form, aber in Verbindungen, meistens Oxiden und Silikaten vorkommt. Um es von diesen Verbindungen zu befreien, muss es im Lichtbogenofen bei 2000°C mit Kohlenstoff reduziert werden. Dies geschieht bereits im großtechnischen Maßstab (Mio. Tonnen pro Jahr), von denen etwa 20.000 Tonnen für die Mikroelektronik in eine extrem reine Form gebracht werden. Aus dieser Quelle erhält die kristalline Silizium-Photovoltaik derzeit das sehr begehrte Material. Monokristalline-Zelle Polykristalline-Zelle Hybride HIT-Zelle Amorphe-Zelle CIS-Zelle Zellenarten Heutzutage wird auf der ganzen Welt nach neuen Herstellungsverfahren und Solarzellentypen geforscht. Dominierend sind klar die Silizium-Solarzellen. Das wichtigste Material für diese kristalline Solarzellen ist Silizium. Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element in der Erdkruste, wo es zwar nicht in reiner Form, aber in Verbindungen, meistens Oxiden und Silikaten vorkommt. Um es von diesen Verbindungen zu befreien, muss es im Lichtbogenofen bei 2000°C mit Kohlenstoff reduziert werden. Dies geschieht bereits im großtechnischen Maßstab (Mio. Tonnen pro Jahr), von denen etwa 20.000 Tonnen für die Mikroelektronik in eine extrem reine Form gebracht werden. Aus dieser Quelle erhält die kristalline Silizium-Photovoltaik derzeit das sehr begehrte Material. Monokristalline-Zelle Polykristalline-Zelle Hybride HIT-Zelle Amorphe-Zelle CIS-Zelle Zellenarten Heutzutage wird auf der ganzen Welt nach neuen Herstellungsverfahren und Solarzellentypen geforscht. Dominierend sind klar die Silizium-Solarzellen. Das wichtigste Material für diese kristalline Solarzellen ist Silizium. Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element in der Erdkruste, wo es zwar nicht in reiner Form, aber in Verbindungen, meistens Oxiden und Silikaten vorkommt. Um es von diesen Verbindungen zu befreien, muss es im Lichtbogenofen bei 2000°C mit Kohlenstoff reduziert werden. Dies geschieht bereits im großtechnischen Maßstab (Mio. Tonnen pro Jahr), von denen etwa 20.000 Tonnen für die Mikroelektronik in eine extrem reine Form gebracht werden. Aus dieser Quelle erhält die kristalline Silizium-Photovoltaik derzeit das sehr begehrte Material. Monokristalline-Zelle Polykristalline-Zelle Hybride HIT-Zelle Amorphe-Zelle CIS-Zelle Zellenarten Heutzutage wird auf der ganzen Welt nach neuen Herstellungsverfahren und Solarzellentypen geforscht. Dominierend sind klar die Silizium-Solarzellen. Das wichtigste Material für diese kristalline Solarzellen ist Silizium. Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element in der Erdkruste, wo es zwar nicht in reiner Form, aber in Verbindungen, meistens Oxiden und Silikaten vorkommt. Um es von diesen Verbindungen zu befreien, muss es im Lichtbogenofen bei 2000°C mit Kohlenstoff reduziert werden. Dies geschieht bereits im großtechnischen Maßstab (Mio. Tonnen pro Jahr), von denen etwa 20.000 Tonnen für die Mikroelektronik in eine extrem reine Form gebracht werden. Aus dieser Quelle erhält die kristalline Silizium-Photovoltaik derzeit das sehr begehrte Material. Monokristalline-Zelle Polykristalline-Zelle Hybride HIT-Zelle Amorphe-Zelle CIS-Zelle Zellenarten Heutzutage wird auf der ganzen Welt nach neuen Herstellungsverfahren und Solarzellentypen geforscht. Dominierend sind klar die Silizium-Solarzellen. Das wichtigste Material für diese kristalline Solarzellen ist Silizium. Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element in der Erdkruste, wo es zwar nicht in reiner Form, aber in Verbindungen, meistens Oxiden und Silikaten vorkommt. Um es von diesen Verbindungen zu befreien, muss es im Lichtbogenofen bei 2000°C mit Kohlenstoff reduziert werden. Dies geschieht bereits im großtechnischen Maßstab (Mio. Tonnen pro Jahr), von denen etwa 20.000 Tonnen für die Mikroelektronik in eine extrem reine Form gebracht werden. Aus dieser Quelle erhält die kristalline Silizium-Photovoltaik derzeit das sehr begehrte Material. Monokristalline-Zelle Polykristalline-Zelle Hybride HIT-Zelle Amorphe-Zelle CIS-Zelle
Monokristalline-
Zelle
 		 Polykristalline-
Zelle 		Hybride
HIT-Zelle		 Amorphe-Zelle CIS-Zelle

Zellenwirkungsgrad
Ein wichtiger Faktor einer Solarzelle ist der Wirkungsgrad. Es gibt das Verhältnis zwischen einfallender solarer Leistung und umgewandelter elektrischer Leistung an. Je höher der Wirkungsgrad desto kleiner wird die benötigte Fläche. Die Tabelle zeigt die aktuellen Werte der Serienproduktion und zukünftige Werte, welche heute im Labor gemessen wurden.
Zellenarten Zellenwirkungsgrad
Labor bedingungen		 Zellenwirkungsgrad
Serienproduktion
Monokristallin 25% 14-18%
Polykristallin 20% 13-15%
Hybrid-HIT 20% 15-18%
Amorph 13% 7,5-11%
CIS 19% 10-14%

Modul
Die Spannung einer Solarzelle beträgt etwa 0.6 Volt und der Kurzschlußstrom ca 3 Ampere. Mit dieser geringen Spannung lassen sich aber keine "normalen" Verbraucher betreiben.

Deshalb werden die Solarzellen in Serie zu einem Modul geschaltet - hierbei erhöht sich die Gesamtmodulspannung jeweils um die Anzahl der einzelnen Zellspannungen. Ein Photovoltaik Modul das aus 48 Zellen besteht hat eine Modulspannung von ca. 28,8 Volt.
Um die empfindlichen Solarzellen gegen mechanische Beanspruchung und Umwelteinflüsse resistent zu machen, werden diese verkapselt und i.d.R. gerahmt.
 


(1) Aluminiumrahmen
(2) Dichtung
(3) Glas / Antireflexglas
(4) Zellverkapselung (EVA*/ Teflon / Gießharz)
(5) Zellen / Zellstrings
(6) Trägermaterial (Glas, Acryglas, Metall, Tedlar-Folie)
*) Ethylen-Vinyl-Acetat


String / PV-Generator
Die Module werden weiter je nach Anwendung und Wechselrichter in Serie und parallel geschalten. Diese Verschaltung ergibt dann den sog. Solargenerator (PV-Generator) der Solaranlage - hierbei wird die serielle Verschaltung einzelner Module String(s) genannt.

Wechselrichter
Bei netzgekoppelten Anlagen ist der Solarwechselrichter das Bindeglied zwischen dem Solargenerator und dem Wechselstromnetz. Seine grundlegende Aufgabe ist es, den vom Solargenerator erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umzuformen und diesen an die Frequenz und Höhe der Spannung des Stromnetzes anzupassen. Er wird auch DC-AC Konverter oder Inverter genannt. Mit Hilfe moderner Leistungselektronik erfolgt die Umwandlung in netzkonformen Wechselstrom mit geringen Verlusten.

Einspeisezähler / Bezugszähler
Der so erzeugte Solarstrom wird von einem separaten Stromzähler erfasst und fließt in das öffentliche Elektrizitätsnetz. Durch diesen zusätzlichen Einspeisezähler hat das Elektrizitätsversorgungsunternehmen (EVU) die Möglichkeit, die Einspeisevergütung für den solar erzeugten Strom abzurechnen bzw. auszuzahlen. Die elektrischen Verbraucher im Haushalt beziehen ihre Energie wie bisher über den vorhandenen Bezugszähler. Es sind daher keine Änderungen an der bestehenden Hausinstallation notwendig - die Energieversorgung bleibt vollkommen unabhängig von der Stromproduktion der Photovoltaikanlage.

Prinzip einer Netzgekoppelten PV-Anlage 

 

(1) Solargenerator

(2) Wechselrichter

(3) Einspeisezähler

(4) Bezugszähler