Solar Basics
Kurze Einführung in die Solarenergie
Wie funktioniert eine Solaranlage und wie werden Solarmodule hergestellt? Eine Einführung in die Solarenergie vom größten Solarmodulhersteller der Welt.
Funktionsweise
Stromerzeugung auf dem Dach
Bewege den Mauszeiger über ein Objekt
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Wechselrichter
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Kabel
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Solarmodule
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Speicher
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Stromzähler
Die Sonne gehört uns allen. Oder zumindest ihre Energie. Das sollten Sie ausnutzen. Mit Solartechnik wird Ihr Dach zur Stromerzeugungsanlage.
In den meisten Häusern kommt Wechselstrom aus der Steckdose. Doch Solarmodule produzieren Gleichstrom. Hier kommt der Wechselrichter ins Spiel. Problem gelöst.
Durch sie fließt der Strom von den Solarmodulen zum Wechselrichter und von dort sicher in Ihr Stromnetz.
Diese attraktiven Geräte verwandeln Sonnenlicht in Strom – direkt und ohne Lärm oder Emissionen. Ziemlich beeindruckend.
Sie möchten sich lieber komplett unabhängig machen? Speichern Sie Ihren Solarstrom vor Ort, so dass immer genug Energie verfügbar ist. Damit gehören Stromrechnungen der Vergangenheit an!
Ein Anschluss an das öffentliche Stromnetz bietet Flexibilität. Wenn Sie den erzeugten Strom gerade nicht selbst benötigen, wird er ins öffentliche Netz eingespeist. So können ihn andere nutzen und Sie erhalten eine Gutschrift.
Herstellung von Solarmodulen
Von Sand Zur Sonne
Wie eine Handvoll Sand die Fähigkeit erhält, Sonnenlicht in Strom zu verwandeln.
- sand
- silizium
- ingot
Die meisten heute produzierten Solarmodule werden aus Silizium hergestellt. Silizium ist das am weitesten verbreitete chemische Element dieser Welt und Hauptbestandteil von Sand. Der erste Schritt in der Herstellung von Solarmodulen ist die Fertigung von Silizium-Ingots, gigantischen Blöcken aus nahezu reinem Silizium (99,999999 %).
Dazu werden hunderte Kilo Siliziumrohmasse (z. B. Felsen) in einen gigantischen Schmelztiegel gegeben und etwas Bor zugegeben (ein sogenanntes Dotierelement), um das Silizium positiv zu laden. Dann wird alles zusammen auf über 1.000 °C erhitzt.
Der dabei entstehende riesige Silizium-Ingot wird wieder abgekühlt und mit Drahtsägen in dünne Wafer geschnitten. Aus zwei Millimetern eines würfelförmigen Silizium-Ingots werden etwa fünf Wafer mit einer Stärke von weniger als 200 Mikrometern geschnitten – sie sind etwa so dick wie ein Bogen schweres Papier.
Anschließend wird durch einen chemischen Prozess die Oberflächenstruktur der Wafer verändert. Kleine Pyramiden auf ihrer Oberfläche senken das Reflexionsvermögen von etwa 30 % auf 10 %. Das ist wichtig, wenn später Photonen eingefangen werden sollen.
- N-TYPE SILICON
- Vorderseitenkontaktierung
- Solarzellen
- Rückseitenkontaktierung
- P-TYP Silizium
- Elektrischer Strom
Jetzt ist es an der Zeit, dafür zu sorgen, dass unser Siliziumwafer Sonnenlicht in elektrischen Strom verwandeln kann. Dazu wird bei hohen Temperaturen Phosphor in den Siliziumwafer injiziert. An Rückseite und Seiten des Wafers werden alle Phosphor-Rückstände sorgfältig entfernt.
Jetzt haben wir eine photovoltaische Komponente (photo = Licht, Volt = Strom => vom Licht zum Strom)! Anschließend werden Metallkontakte auf der Vorder- und Rückseite der Zelle angebracht, damit die im Silizium generierten Elektronen erfasst werden können. Außerdem wird eine dünne chemische Schicht auf die Oberfläche der Zelle aufgebracht, um deren Reflexionsvermögen weiter zu senken – von etwa 10 % auf 1 %.
- Glas
- Aluminiumrahmen
- Solarzellen
- EVA
- Rückseitenfolie
- Anschlussdose
auf
Zur Herstellung eines Solarmoduls werden 48, 60 oder 72 Solarzellen vorsichtig zwischen zwei durchsichtige Folien aus Ethylenvinylacetat (EVA) gelegt. Auf der Rückseite wird noch eine Rückseitenfolie ergänzt, dann wird der ganze Stapel erwärmt.
So entsteht ein dichter, schützender Kokon rund um die Solarzellen. Um die strukturelle Stabilität der Module zu gewährleisten und die Zellen optimal zu schützen, werden anschließend mit wasserdichtem Kleber auf der Vorderseite des Moduls eine Glasscheibe und an den Seiten ein Aluminiumrahmen angebracht. Zuletzt folgt die Anschlussdose auf der Rückseite des Solarmoduls: Hier fließt der Solarstrom aus dem Modul.
Sobald Ihre Solarmodule installiert wurden, können Sie sich getrost zurücklehnen und die Sonne für sich arbeiten lassen. Wie Sie Ihren Solarstrom nutzen, liegt bei Ihnen: Schreiben Sie ein Buch, machen Sie sich Kaffee oder sehen Sie ein Fußballspiel an.
Die Solarmodule erzeugen keine Emissionen und keine Geräusche: Sie sind einfach da und verrichten ihre Arbeit. Genießen Sie das gute Gefühl, einen Beitrag im Kampf gegen den Klimawandel und für die Zukunft unseres Planeten zu leisten.
Eine Zeitleiste zur
Geschichte der Solarenergie
200 B.C.
Archimedes
Legenden zufolge nutzte bereits der griechische Gelehrte Archimedes eine Reihe von Spiegeln, um an der Küste Sonnenstrahlen zu bündeln und feindliche Schiffe in Brand zu setzen.
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1839
Photovoltaischer Effekt
A. E. Becquerel beobachtet, dass ein elektrischer Strom entsteht, wenn er Licht auf bestimmte Materialien richtet. Diese Entdeckung war der Ausgangspunkt der Photovoltaik-Technologie.
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1883
Solarzelle
Charles Fritts produziert aus Selen und Gold die erste Solarzelle der Welt und wandelt Sonnenlicht in Strom um. Der Wirkungsgrad seiner Zelle lag bei unter 1 %, das bedeutet, dass weniger als 1 % der Lichtenergie in Strom umgewandelt wurde.
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1921
Photone
Albert Einstein erhält für seine „Entdeckung des Gesetzes des photoelektrischen Effekts“ den Nobelpreis für Physik. Einstein postulierte als erster die Existenz von Lichtquanten (heute als Photonen bezeichnet) und legte damit die theoretische Basis für die moderne PV-Technologie.
More...1954
Kommerzialisierung der Solartechnik
Solarzellen aus Silizium finden ihren Weg in den Massenmarkt. Die New York Times schreibt, dass durch die Siliziumzelle die Nutzung der nahezu grenzenlosen Energie der Sonne für die Zivilisation möglich werden könnte.
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1958
Wettlauf ins All
Der Wettlauf ins All zwischen den USA und der damaligen Sowjetunion brachte erhebliche Investitionen in die Solartechnologie mit sich. Einige der ersten vom Menschen geschaffenen Satelliten, einschließlich Vanguard 1, wurden durch Photovoltaikzellen mit Energie versorgt.
More...2000
1 GW Solaranlagen
Die Leistung der weltweit installierten Solaranlagen übersteigt 1 GW. Ein wichtiger Wendepunkt für die globale Entwicklung der Branche.
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2006
Siliziumrausch
Die Solarbranche löst die Computerindustrie als größter Verbraucher hochreinen Siliziums ab. Dies führt zwar zu einer kurzfristigen Verknappung des Materials, löst aber zugleich umfangreiche Investitionen in der Branche aus, durch die Solarmodule günstiger werden.
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2011
1 USD/Watt Solarmodule
Die Kosten für hochwertige Solarmodule aus Silizium sinken auf etwa 1 USD pro Watt. Diese Entwicklung eröffnet neue Märkte und führt zu einer globalen Energierevolution.
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2012
Neuer globaler Marktführer
Yingli Solar wird der weltweit größte Hersteller von Solarmodulen. Die weltweite Nachfrage steigt auf über 30 GW pro Jahr.
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