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Photovoltaik: wie entsteht elektrischer Strom aus Sonnenlicht?
Sie kennen sicherlich das Gefühl, im Frühling mit den ersten Sonnenstrahlen die Nasenspitze Richtung Sonne zu halten und die immense Kraft der Sonne zu spüren: die Wärme, die Energie. Alles Leben auf der Erde bezieht seine Energie aus der Kraft der Sonne. So wachsen Pflanzen mit Hilfe von Sonnenstrahlung und bilden die Ernährungsgrundlage für Tiere und Menschen. Auch das Wetter ergibt sich aus dem Einwirken der Sonne auf die Erde. Sie sorgt durch die natürliche Erwärmung für Wind und Niederschläge und ist damit Voraussetzung für Wind- und Wasserkraft.
Die Sonne kann damit als Inbegriff unseres Lebens gefasst werden und ist für uns Menschen lebensnotwendig.
Woraus besteht Solarenergie und wie kann Solarenergie genutzt werden?
Solarenergie ist die Energie, welche die Sonne abstrahlt. Genau genommen gelangt diese Energie als elektromagnetische Strahlung zur Erde. Da man hier droht sich sehr schnell sehr tiefgehend in der faszinierenden Welt der Physik zu verlieren, simplifizieren wir es: Licht ist der für den Menschen sichtbare Teil elektromagnetischer Strahlung, deren Spektrum aber weit mehr umfasst. Der Einfachheit halber sprechen wir aber nur von Sonnenlicht, welches auf die Erde trifft. Licht kann man sich dabei als einen Strom von Photonen vorstellen. Photonen sind Elementarteilchen, also unteilbare subatomare Teilchen und die kleinsten bekannten Bausteine der Materie, welche keine Masse tragen, wohl aber eine Energie.
Was ist eigentlich Solarenergie?
Wie vorangegangen erklärt, strömen unzählige Photonen von der elektromagnetischen Strahlung unserer Sonne ausgehend auf unsere Erde.
Photovoltaik beschreibt das direkte Umwandeln von Sonnenstrahlung (Photonen) in Strom. Diese Umwandlung nimmt eine Solarzelle, das Kernstück einer Photovoltaikanlage, bestehend aus Halbleitermaterial (heute meist bestehend aus Silizium), vor. Halbleiter haben die Eigenschaft ihre Leitfähigkeit durch die externe Zufuhr von Energie zu erhöhen. Bei Photovoltaik geschieht diese Energiezufuhr durch Sonnenlicht. Wenn Sonnenlicht auf die Solarzelle trifft, beginnen sich die Elektronen im darin befindlichen Halbmetall Silizium zu bewegen.
Silizium scheint essenziell zu sein. Reicht das für den Energiebedarf der Menschheit?
Rohstoffe sind meist endlich. Dies ist uns allen bereits mit Erdöl und der Erschöpfung der natürlichen Vorkommen weitreichend bekannt. Die Frage eröffnet sich also, ob der steigende Bedarf an Silizium zielführend ist?
Die Antwort auf diese Frage kann sehr komplex ausfallen und wir wollen es nicht übersimplifizieren, müssen die Antwort auf diese Frage aber etwas eingrenzen und in Relation betrachten. Zielführend für unser Verständnis ist es, wenn wir unter Verwendung von Silizium zu einer nachhaltigeren Energieversorgung finden, als mit bisher konventionellen Verfahren.
Der Energiebedarf der Menschheit wächst stetig.
Verdirbt einem ein Hagelschaden die Freude an einer eigenen Solaranlage?
Ein Hagelschaden verdirbt einem nicht die Freude an einer eigenen Solaranlage. Man sollte allerdings, wie in anderen Bereichen des Lebens auch die passende Versicherung dazu genießen.
Hagelschaden kennt man meist als Angst um sein geliebtes Automobil. Autokarosserien können bereits ab einer Hagelkorngröße von 2 Zentimetern sichtbar geschädigt werden. Um die Gefahr von derart extremen Witterungsbedingungen wissen auch die Hersteller von Solarmodulen und testen dahingehend in der Regel ausgiebig.