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Photovoltaik Prinzip
 
Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom

Photovoltaik beruht auf der direkten Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Entdeckt hat diesen Effekt der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel bereits 1839 beim Experimentieren mit galvanischen Elementen.

Die technische Nutzung ist jüngeren Datums: Lange Jahre wurde dieser Effekt nur in der Fotografie bei der Belichtungsmessung ausgenutzt. Den Durchbruch erzwang die Raumfahrt ab Mitte der 50er-Jahre. Hier ist die Photovoltaik die einzige Möglichkeit der Energieversorgung von Satelliten und Raumschiffen über längere Zeiträume hinweg.

Der Ölpreisschock im Jahre 1973 bewirkte, dass auch die Photovoltaik verstärkt in die Bemühungen um die Erschließung der erneuerbaren Energiequellen einbezogen wurde. Seit 1974 wurden rund hundert Halbleitermaterialien auf ihre praktische Verwertbarkeit für die solare Stromerzeugung untersucht.

Das Prinzip ist eigentlich ganz einfach: Fällt nämlich Sonnenlicht auf einen so genannten Halbleiter - in der Regel Silizium -, werden im Halbleiter Bindungs- oder Valenzelektronen freigesetzt. Dadurch kommt es zur Bildung von positiven und negativen Ladungsträgern. Man nennt dies den inneren Fotoeffekt.

Durch ein internes elektrisches Feld werden die Ladungsträger getrennt und es entstehen dadurch Bereiche mit Elektronenüberschuss, die negativen Ladungen, und Bereiche mit Elektronenmangel, die positiven Ladungen. An den beiden Kontakten, die am Halbleiter angebracht werden, beträgt die so entstehende Gleichspannung einer Siliziumsolarzelle etwa 0,6 Volt.

Mit dieser Gleichspannung kann bereits ein kleines Elektrogerät, z. B. ein einfaches Radio oder ein Motor für Spielzeuge, betrieben werden.