Sprecher:
Markus Bausewein Andreas Miesauer Intro/Outro: Inka
Inhalt in dieser Folge:
Die erste funktionsfähige Solarzelle wurde 1883 von Charles Fritts gebaut und basierte auf Selen. Am 25. April 1954 wurde die erste Siliziumsolarzelle vorgestellt, welche einen Wirkungsgrad von ca. 6% hatte. Die Anwendung dieser Solarzellen war bis in den 60ern vorwiegend in der Raumfahrt. Seit den 70ern findet die Solarzelle immer mehr Anwendungsbereiche
Typen von Solarzellen:
Monokristalin (Si, GaAs, GaAs/GaAlAs, CdS/CuInSe2 Kupferindiumdiselenid abgekürzt CIS-Zelle)
Zur Erzeugung einer monokristalinen Solarzelle wird zunächst ein (meist) zylinderförmiger Siliziumkristall gezüchtet, dieser wird dann in dünne Scheiben geschnitten. Die Rückseite dieser Kristallscheiben wird in der Regel vollflächig metallisiert, während der vorderseitige Kontakt möglichst durchsichtig oder schmal gestaltet wird um so viel Licht wie möglich auf den Kristall durchzulassen. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades wird auf der Vorderseite wird noch eine Entspiegelung aufgedampft. Monokristaline Silizium-Solarzellen haben eine einheitliche und durchgängige Farbe und Struktur.
Vorteile:
- Hoher Wirkungsgrad
- Farbige Zellen möglich
Nachteile:
- Teuer
Polykristalin (Si)
Polykristaline Solarzellen werden aus Siliziumkristallen geschnitten, welche in rechteckigen Formen gezogen wurden. Das Silizium wird geschmolzen, mit Boratomen zersetzt in die Formen gegossen und darin erkalten gelassen. Durch diese Art der Züchtung entstehen die typischen Strukturen der vielen einzelnen miteinander verbundenen Kristallstrukturen. Die elektrische Kontaktierung ist in der Regel identisch wie bei den zuvor beschriebenen monokristallinen Solarzellen.
Vorteile:
- Günstiger als monokristaline Solarzellen
Nachteile:
- Geringerer Wirkungsgrad als monokristalline Solarzellen
Dünnschicht Solarzellen (Amorph (Si), Kadmiumtellurid (CdTe), Kupferindiumdiselenid (CuInSe2) oder Kupferindiumgalliumdiselenid (CuInGaSe2))
Diese Materialien werden meist zur Herstellung sogenannter Dünnschichtsolarzellen verwendet. Dabei wird der Halbleiter direkt auf den Träger aufgebracht. So entstandene Solarzellen können besondere Eigenschaften erhalten wie beispielsweise Flexibilität. Diese Art der Herstellung erfordert einen recht geringen Materialeinsatz des Halbleiters, ist somit recht preiswert zu realisieren. Der Nachteil ist jedoch die geringere Effizienz im Vergleich zu den Kristall-Solarzellen.
Vorteile:
- Sehr günstig
- Flexible Module möglich
- Temperaturstabil
Nachteile:
- Geringster Wirkungsgrad
CIGS Module sind eine spezielle Art von Dünnschichtmodulen. Hier wird der Werkstoff Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS) verwendet, was den Wirkungsgrad gegenüber normalen Dünnschichtmodulen erhöht. Das ist allerdings wiederum mit höheren Produktionskosten verbunden.
Verwendung:
Eine Solarzelle hat in der Regel ca. 0,5V…0,6V für die jeweilige Anwendung werden je nach Spannungsbedarf mehrere Solarzellen in Reihe geschalten. Ein Solarmodul zu Stromerzeugung hat mehrere Solarzellen in Reihe und mehrere dieser Reihen parallel um Spannung und Strom zu erhöhen. Dieser Verbund ist oft hinter einer Glasscheibe und mit einem Kunststoff vergossen. Zum Schutz vor Schäden durch partielle Abschattung sind die Reihen mit Dioden geschützt. Diese Module sind in der Regel durch einen Rahmen aus Aluminiumprofilen geschützt, welche die Befestigung vereinfachen. Bei flexiblen Solarmodulen sind die Zellen mit Kunststoff vergossen und geschützt. In der Anwendung werden diese oft auf den Untergrund aufgeklebt, z.B. bei Booten oder Wohnmobilen oder in Stoff eingenäht z.B. Solartaschen oder Solarrucksäcke.
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Die Intro- und Outromusik wurde mit Groovepad erstellt. Link
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