Photovoltaik

Dieser Text beschreibt Photovoltaik.

Solarmodul von BP an einer Autobahnbrücke

Die Photovoltaik beziehungsweise Fotovoltaik beschäftigt sich mit der Umwandlung von Strahlungsenergie, vornehmlich Sonnenenergie, in elektrische Energie und ist seit 1958 zur Energieversorgung (von zunächst Satelliten) in dem Einsatz.

Der Name setzt sich aus den Bestandteilen Photo - das griechische Wort für Licht - und Volta - nach Alessandro Volta, dem Pionier der Elektrizität - zusammen.

Der Wellenlängenbereich der wandelbaren elektromagnetischen Strahlung geht vom kurzwelligen, nicht sichtbaren Bereich über den sichtbaren Bereich (Licht) bis weit in den langwelligeren infraroten Bereich hinein. Bei der Umwandlung wird der photoelektrische Effekt ausgenutzt.

Es trifft ständig weitaus mehr Strahlungsenergie der Sonne auf die Erde, als die Menschheit Energie verbraucht. Die Wandlung dieser Energie ist ohne Erzeugung von schädlichen Nebenprodukten wie Abgasen (beispielsweise Kohlendioxid) möglich. (Eine 700 mal 700 km große Fläche in der Sahara mit Photovoltaikpanelen ausgekleidet würde den globalen Energiebedarf decken, siehe auch Sonnenenergie.)

Seit den 1970er Jahren wird verstärkt politisch versucht, die Erschließung dieser Energiequelle durch technische Fortschritte auch wirtschaftlich interessant zu machen. Führend sind hierbei die Vereinigte Staaten Amerika, Japan und die Bundesrepublik Deutschland, welche mit gesetzlichen Maßnahmen wie dem 100 Tausend Dächer-Programm und dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) erhebliche finanzielle Anreize bietet.

Die Energiewandlung findet mit Hilfe von Solarzellen, die zu so genannten Solarmodulen verbunden werden, in Fotovoltaikanlagen statt. Bei Einspeisung der Energieins öffentliche Stromnetz nimmt ein Wechselrichter die nötige Wandlung vor.

In der saarländischen Gemeinde Quierschied, Ortsteil Göttelborn wird 2004/2005 die größte Fotovoltaikanlage der Welt mit einer Leistung von bis zu 7,4 Megawatt entstehen.== Leistung ==

Die Nennleistung in der Photovoltaik wird in W_p (Watt_peak) beziehungsweise kW_p angegeben. "peak" (engl. Höchstwert, Spitze) bezieht sich auf die Leistung bei Testbedingungen, die dem Alltagsbetrieb nicht direkt entsprechen. Es handelt sich dabei auch nicht um die Leistung der Zelle oder des Moduls bei höchster Sonneneinstrahlung. Die Testbedingungen dienen zur Normierung und zu dem Vergleich verschiedener Solarzellen oder Solarmodule. Die elektrischen Werte der Bauteile unter diesen Bedingungen werden in den Datenblättern angegeben. Es wird bei 25 °C Modultemperatur, 1 Tausend W/m² Bestrahlungsstärke und einem Air Mass von 1,5 gemessen. Dies sind die STC-Bedingungen (Standard-Test-Conditions), die als internationaler Standard festgelegt wurden. Können diese Bedingungen beim Testen nicht eingehalten werden, so muss aus den gegebenen Testbedingungen die Nennleistung rechnerisch ermittelt werden. Die Bestrahlungsstärke von 1 Tausend W/m² kommt in Mitteleuopa über ein Jahr gesehen nicht sehr häufig vor (je weiter südlich, desto häufiger). In dem normalen Betrieb haben Solarmodule beziehungsweise die Solarzellen bei dieser Einstrahlung eine wesentlich höhere Betriebstemperatur als die in dem Test vorgesehenen 25 °C und damit auch einen deutlich niedrigeren Wirkungsgrad.