Photovoltaik: Umwandlung von Sonnenenergie in elektrischen Strom

Die Sonne stellt uns eine riesige Energiemenge zur Verfügung, die den Energiebedarf der Menschheit um ein Vielfaches übersteigt. So würden Photovoltaik-Kraftwerke in den Wüsten, gebaut nach heutigem Stand der Technik mit einer Fläche von einem Siebtel der Größe Deutschlands, ausreichen um den gesamten Energiebedarf der Menschheit zu decken – nicht nur an elektrischer Energie sondern einschließlich Mobilität und Wärme.1

Photovoltaik in nachgeführten Systemen
Nutzung der Wärme von konzentriertem Sonnenlicht zur solarthermischen Stromproduktion

Sonnenenergie kann auf verschiedene Weise technisch genutzt werden. In solarthermischen Anlagen wird die Sonnenwärme direkt genutzt (Heizungsunterstützung) oder mit Hilfe eines herkömmlichen Dampfkraftwerks in Strom umgewandelt (z.B. Solarturmkraftwerk). Bei der Photovoltaik wird das Sonnenlicht dagegen ohne Umweg direkt in elektrischen Strom umgewandelt, was mit Hilfe von geeigneten Halbleitern möglich ist.

Eine Solarzelle absorbiert Sonnenlicht und wandelt dieses in elektrischen Strom um.

Für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie in einer organischen Solarzelle sind zwei Schritte notwendig:

  1. Absorption von Licht → Erzeugung von Exzitonen
  2. Trennung der Exzitonen → Erzeugung von Elektronen und Löchern
Klassische anorganische Solarzelle
Flexible organische Solarzelle

1: Diese Überschlagsrechnung berücksichtigt lediglich die Energiemenge. Sie berücksichtigt weder die Umwandlung noch den Transport, noch die notwendige Speicherung der Energie. Insbesondere die Speicherung kann nochmals zu einer Verdopplung der benötigten Fläche führen.


2012 by OES, Johannes Widmer