Stromerzeugung mit Photovoltaik

Energiesparhaus.info | Topliste | Impressum
Stromerzeugung durch Photovoltaik

Dass die Sonne unverzichtbar bei der Entwicklung von Leben auf der Erde war, ist hinlänglich bekannt. Schon in einer überschaubaren Zukunft wird sie aber auch immer wichtiger für die Energieversorgung der Menschheit werden. Immerhin stellt sie mit einer auf der Erde auftreffenden Leistung von 1.500.000.000.000.000.000 Kilowattstunden pro Jahr ein Vielfaches der Energiemenge zur Verfügung, die weltweit derzeit verbraucht wird. Man muss die Zahl einfach einmal ausschreiben, um eine Vorstellung davon zu bekommen, um welch gigantisches und noch dazu umweltfreundliches Potential es sich hier handelt, das derzeit nur zu einem geringen Bruchteil genutzt wird.

 

Bei der Stromerzeugung durch Photovoltaik macht man sich den photoelektrischen Effekt zunutze. Ganz einfach ausgedrückt sorgt dieses physikalische Phänomen dafür, dass man ein Photon aus seiner bisherigen Bindung lösen kann, so dass es eine neue Bindung eingehen kann. Dabei muss es so viel kinetische Energie aufnehmen, dass diese größer als die Energie ist, die das gesamte Elektron in dem Atom hält, in dem es eingebunden ist.

 

Das führt dazu, dass das Elektron selbst „die Fronten wechselt“. Physiker sprechen dabei von einem Wechsel vom Valenzband in ein Leitungsband. Das ist auch die Größe, die die Effizienz von Photovoltaik Anlagen bestimmt. Der Wirkungsgrad einer fotoelektrischen Solarzelle bestimmt sich daran, wie hoch die Zahl der Elektronen ist, die zu einem solchen Wechsel gebracht werden können. Sie kann durch die Kombination verschiedener Materialien entscheidend beeinflusst werden. Einen sehr nützlichen Photovoltaik Rechner finden Sie auf unserer Partnerseite photovoltaikrechner.org.

 

Besonders interessant für die Stromerzeugung durch Photovoltaik Technik ist, dass es nicht einmal auf die Intensität der Lichteinstrahlung ankommt, sondern dass ausschließlich die Wellenlänge des auftreffenden Lichtes dafür von Bedeutung ist. Das bedeutet nämlich für die praktische Anwendung, dass die Freisetzung der für die Stromerzeugung benötigten Elektronen schon mit den ersten auftreffenden Lichtstrahlen beginnt. Je höher die Frequenz der Lichtstrahlen ist, desto höher ist auch die Ausbeute an Elektronen, aus denen die für die Stromerzeugung benötigten Photonen heraus gelöst werden können.

 

Dieser Vorgang konnte physikalisch erst durch die Arbeiten von Max Planck zur Quantenphysik und der damit verbundenen Erkenntnis, dass auch Licht aus einem echten Teilchenstrom besteht, wirklich erklärt werden. Darauf aufbauend entwickelte Albert Einstein 1905 die Lichtquantenhypothese. Sie geht vereinfacht ausgedrückt davon aus, dass das Photon der stoffliche Träger eines elektromagnetischen Feldes ist und ihm auch Welleneigenschaften zugeordnet werden. Deshalb wurde das Photon, kurz mit dem Gamma- Zeichen geschrieben, auch als die kleinste Einheit der elektromagnetischen Strahlung definiert.