Was ist Solarenergie?

Solarenergie ist die technische Nutzung der Energie, die von der Sonne in Form von Licht und Wärmestrahlung auf der Erde ankommt. Die Sonne strahlt jede Sekunde 10^26 kWh ab, während die gesamte Menschheit gerade mal 10^14 kWh pro Jahr verbraucht. Wir bekommen also in jedem Augenblick 10^19 Mal mehr Energie, als wir benötigen.
Grundsätzlich gibt es drei grobe Arten der Solarenergie:

- chemische/biologische Umwandlung. Dazu gehören z.B. die Photosynthese in Pflanzen
- thermische Sonnenenergie. Hier wird die Wärme der Sonneneinstrahlung genutzt, um Wasser oder andere Flüssigkeiten zu erhitzen. Die Wärme kann entweder direkt zum Heizen oder indirekt zur Stromerzeugung in Turbinen verwendet werden.
- Photovoltaik. Die Energie der Lichtstrahlen wird direkt in elektrischen Strom umgesetzt.

Wie funktioniert Photovoltaik?

Photovoltaik beruht auf dem photoelektrischen Effekt. Dieser Effekt wurde erstmals von Albert Einstein entdeckt und in seiner Arbeit "Ueber einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt" theoretisch erklärt, wofür er 1921 den Nobelpreis in Physik erhielt.
Eine Solarzelle besteht aus grundsätzlich zwei dünnen Schichten reinen Siliziums. Eine Schicht wird negativ (n-)dotiert, d.h. es werden Spuren eines anderen Elements hinzugefügt, sodass ein Überschuss an Elektronen entsteht. Die andere Seite wird p-dotiert, es fehlen Elektronen, welche sich wie positive Ladungen verhalten. Die Ladungen ziehen sich an und bilden eine Sperrschicht an der Grenzfläche zwischen den zwei Siliziumschichten. Das ist eine Diode.
Bei Lichteinfall auf die Zelle werden Photonen (Lichtteilchen) absorbiert und können Elektronen aus der Zelle lösen, die sich zu den Außenseiten der Zelle bewegen. Dort befinden sich Elektroden, die die Ladungen abgreifen und zum Verbraucher weiterleiten.

Woraus sind Solarmodule?

Solarmodule bestehen aus einer Reihenschaltung von ca. 60 Zellen. Jede Zelle ist eine wenige Millimeter dünne Schicht aus hochreinem Silizium, einem silbrigen Halbleiter. Silizium wird aus herkömmlichen Sand gewonnen, welcher praktisch nichts anderes als Silizium-Rost ist.