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Neben den fossilen Brennstoffen und der Kernenergie bezeichnen wir die Strahlung der Sonne
als die dritte große Quelle des Menschen für Primärenergie. Einer der großen Vorteile der
Sonnenenergie ist, dass bei der Nutzung dieser keine Abfallprodukte entstehen.
Etwa eine Trillion (1018) Kilowattstunden Energie strahlt die Sonne jährlich auf die Erde ein. Das ist etwa das 20.000fache dessen, was die Menschen benötigen. Anders ausgedrückt: ein
Auto von 100PS, das entspricht 73,6 KW, benötigt ein Dach von 376 m2, wenn es 14% (das ist der Wirkungsgrad der modernen Halbleiterfotozellen) der einfallenden Lichtenergie (max.
1,4KW/m²) direkt für seinen Antrieb verwendet. Dies folgt daraus, dass die Energiedichte des Sonnenlichtes sehr gering ist.
Solarzellen finden immer mehr Anwendung im Alltag: z.B.
1. Taschenrechner,
2. Parkscheinautomaten,
3. Armbanduhren,
4. Leitsysteme (BAB),
5. Aufladen von Batterien und Akkus,
6. Einsatz beim Camping,
7. Energiesparmaßnahmen (z.B. Erhitzen von Wasser),
8. Energieversorgung von Raumfahrzeugen.
Die physikalische Grundlage der Solarzelle ist der 1887 von Heinrich Hertz (1857-1894;
Abb. 1) entdeckte lichtelektrische Effekt, der später von Einstein gedeutet wurde: Licht-quanten lösen aus Metalloberflächen Elektronen und damit einen elektrischen Strom aus. Darauf werden wir später noch genauer eingehen.
Abb. 1: Heinrich Hertz
Solarzellen werden aus Halbleitern gefertigt, wie z.B. Silizium (Si), Germanium (Ge), Gallium-arsenid (GaAs) oder Cadmiumsulfit (CdS). Obwohl es für die prozentuale Quantenausbeute
nicht das Günstigste von diesen Materialien ist, ist Silizium dennoch das gebräuchlichste.Wenn die speziellen Leistungsvorgänge gezielt beeinflußt werden sollen, müssen die Ausgangs-
materialien für Halbleiterbauelemente und damit auch für Solarzellen extrem rein hergestellt werden. Silizium wird aus dem in großen Mengen vorkommden Quarzsand hergestellt.
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