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Photovoltaik

by Stefan Bödenauer & Raffael Tunder
by

Stefan Bödenauer

on 4 April 2014

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Transcript of Photovoltaik

PHOTOVOLTAIK
Allgemein
Photovoltaik (griech.) "phos" = Licht
leitet sich von elektrischer Spannung ab
Photoeffekt
Wirkungsgrad
Zellenarten
Anwendungsbereich
Sonnenstrahlung
Umweltauswirkung
Kosten
Quellen:
Grundlagenskriptum 1 Solarstrahlung Grundlagen
Grundlagenskriptum 3 Solarzellen
Grundlagenskriptum 4 Photovoltaik Module und Betriebsverhalten
Solaranlagen_planen_und_gestalten_Vorarlberg
http://de.wikipedia.org/wiki/Photovoltaik [28.03.2014]
http://www.pvaustria.at/
http://www.enerpoint.de/photovoltaic_technology_1.php
http://www.solaranlage.de/lexikon
http://de.wikipedia.org/wiki/Hilfe:Sonderzeichen
http://www.photovoltaik.org/wirtschaftlichkeit



pro Jahr erreichen 1.500.000 Milliarden MWp die Erde
momentan wir nur ein 28 tausendstel davon genutzt
Strahlung = Energie
Solare Strahlen = elektrom. Wellen
charakterisiert durch Wellenlänge und Frequenz
Kristalline Zellen
Dünnschicht - Zellen
Mechanisch stabiler
Besserer Wirkungsgrad
Größere Leistung auf kleinerer Fläche
Große Forschungs- und Produktionserfahrung
Große Produktionskapazitäten
Gutes Preis/Leistungsverhältnis
Aufwendiger langsamer Herstellungsprozess
Zellen müssen aufwendig zersägt werden
Einzelne Zellen relativ klein
Kristallines Silizium
Solarzellen benötigen reines Silizium
Aus Quarzsand gewonnen
Quarzsand ist umweltverträglich und häufig
maximale Verunreinigung nicht über ein milliardstel Prozent
Monokristalline Siliziumzellen
Regelmäßige Gitterstruktur
Besserer Wirkungsgrad als bei polykristalline Siliziumzellen
Ohne Antireflexbeschichtung grau
Theoretische Wirkungsgrad 30%
Praktische Wirkungsgrad 17%
0,3mm dünn
12,5cm x 12,5cm bis 15cm x 15cm
Polykristalline Siliziumzellen
Unterschiedliche Kristallorientierungen
Zellenform quadratisch
Ohne Antireflexbeschichtung grau
Praktische Wirkungsgrad 17%
0,3mm dünn
12,5cm x 12,5cm bis 15cm x 15cm
verschiedene Systeme - sehr unterschiedlich
richtet sich nach Modulart
+ Verlust durch Verkabelung und Wechselrichter
(Strahlungsenergie/abgegebene Energie)
dargestellt mit eta =
Zelltyp Wirkungsgrad
monokristallin 20 %
polykristallin 16 %
amorphes Silizium 08 %
------------------------------
CIS-Zellen 12 %
GaAS-Zellen 25 %
Farbstoffzellen 2 – 3 %
Netzeinspeisung
Inselanlagen
Kleinanwendungen
Großanlagen (Kraftwerk)
Orte mit schlechter Erreichbarkeit (zB Weltraum)
Für Absorption des Sonnenlichts ist nur eine geringe Schichtdecke nötig.
Die geringen Schichtdecken bringen ein großes Kostensenkungspotential.
Hauchdünne Schichten auf ein Trägermaterial
Glas, Keramik, Kunststoff oder Metall
Nur 0,001mm Schichtdecke
Verschiedenes Halbleitermaterial wird verwendet
Kontakte im inneren möglichst schmal für maximale Energieausbeute
Amorphe Siliziumzellen
Beherrscht Markt für geringe Leistungen
Wirkungsgrade 5 - 7%
In Tandemzellen in Kombination mit mikrokritallines Silizium oder normalen kristallinen Silizium verwendet.
Wirkungsgrad bis 10%

Kalifornien - Las Vegas
seit 2006 um 60% gesunken
rasant gestiegener Wettbewerbsdruck
gesunkener Einspeisevergütung
BürgerInnen Solarkraft









































Produktion
1 kg Reinstsilizium
19 kg Nebenstoffe
hoher Energieaufwand
Inhalt
Allgemeines
Photoeffekt
Sonnenstrahlung
Wirkungsgrad
Zellenarten
Anwendungsbereich
Umweltauswirkung
Kosten
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Elektronen lösen sich von Metallplatte
Nur Energieportionen
Photonen
E = h * f
f > Grenzfrequenz
Äußerer Fotoeffekt:
es können bei der Bestrahlung der Oberfläche eines Festkörpers mit Licht Elektronen austreten

Innerer Fotoeffekt:
es können durch Einfluss von Strahlung Elektronen im Inneren eines Festkörpers ihre Bindung verlassen und dann als Leitungslektron zur Verfügung stehen.
Theoretischer Wirkungsgrad
nur im Labor erreichbar
bestimmte Materialien können nur bestimmte Bereiche des Sonnenspektrums nutzen
wenig Umweltauswirkung
rentiert sich relativ schnell
gute alternative Energiequelle
ausbaufähig weil nur ein 28.000 tausendstel benützt wird
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