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Solarzellen sind ein zentralen Baustein einer Photovoltaikanlage und wandeln die Energie des Sonnenlichts in elektrische Energie um. Die Funktionsweise einer Solarzelle ist insbesondere abhängig von Material sowie Aufbau. Ein Verbund aus mehreren Solarzellen – ein Solarmodul – kommt zur Anwendung, da eine einzelne Solarzelle nur sehr wenig Leistung produziert. Die Anzahl an Solarzellen beträgt im Durchschnitt 36 oder 72 Solarzellen in einem Solarmodul, variiert jedoch von Anbieter zu Anbieter.
Die Gewinnung des Stroms nennt man den sogenannten Photoeffekt, der in folgende drei technische Prozesse unterteilt werden kann.
(1) Äußerer photoelektrischer Prozess: Beschreibt das Herauslösen von Elektronen aus einer Oberfläche mittels Sonnenbestrahlung, indem ein Photon der Lichtenergie absorbiert wird
(2) Innere photoelektrischer Effekt: Nach der Absorption des Photons durch die passende Energie, wird ein Stromfluss im Halbleiter (Silizium) erzeugt
(3) Photoionisation: Ionisieren einzelner Atome / Moleküle, die infolge einer Bestrahlung mit Licht in ausreichend hoher Frequenz eintritt
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Bei der Herstellung der Solarzellen unterscheidet man in unterschiedliche Verfahren. Für polykristalline Solarzellen wird das flüssige Silizium quaderförmig gegossen und für monokristalline Solarzellen zu einem Zylinder mit etwa 30 cm Durchmesser gedreht. Nach Erkalten werden jeweils die sogenannten Wafer bzw. Solarzellen gesägt. Diese gehören zu den sogenannten Dickschicht Solarzellen. Im Vergleich zu polykristallinen Solarzellen sind monokristalline Solarzellen aus einem Silizium-Kristall und sind damit deutlich aufwendiger in der Produktion. Damit verbunden sind höhere Produktionskosten, jedoch auch ein höherer Wirkungsgrad (Monokristalline 19 % ggü. Polykristalline 15%).
Bei Dünnschicht Solarzellen wird Silizium zu einer Masse geschmolzen und anschließend auf einen Träger aufgedampft. Im Vergleich können die Solarzellen durch die geringe Materialmenge sehr günstig hergestellt werden – jedoch mit einem geringeren Wirkungsgrad von ungefähr 7%. Dies kann bei ausreichend vorhandener Fläche durch niedrigeren Kosten ausgeglichen werden. Im Allgemeinen ist der Wirkungsgrad hierbei abhängig von externen Faktoren wie Ausrichtung, Temperatur, Verschmutzung, Verschattung etc.
Neue Entwicklungen stellen einerseits organische Halbleiter oder anderseits druckbare Solarzellen dar. Diese Methoden zur kostengünstigen Herstellung von Solarzellen ist noch nicht marktreif und nicht absehbar, wann diese marktreif sind. Zum aktuellen Zeitpunkt lohnt sich der Kauf einer leistungsstarken, Photovoltaikanlage.
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