Solarzellen und Fotovoltaik

Im umgangssprachlichen Bereich werden die Begriffe Solartechnik und Fotovoltaik oft einheitlich verwendet. Doch es gibt Unterschiede zwischen diesen Technologien. Beide nutzen zwar die Kraft der Sonne, doch in unterschiedlicher Weise.

Die Solartechnik

Solartechnik und Fotovoltaik sind zwei unterschiedliche technische Verfahren, um Sonnenenergie zu nutzen. Wird die Sonnenenergie zum Beheizen von Wohnräumen verwendet, spricht man von Solartechnik. Wird mit der Sonnenenergie Strom erzeugt, nennt man diesen Vorgang Fotovoltaik. Die Solartechnik, die Wärme aus der Sonnenenergie gewinnt, wird vielfach auch als Solarthermie bezeichnet. Im Jahr 2016 waren auf der ganzen Welt Solarkollektoren installiert, welche insgesamt 456 Gigawatt Leistung erbrachten. Die Solarthermie wird jedoch vorwiegend für Ein- oder Mehrfamilienhäuser verwendet. Die Vorläufer der Sonnenkollektoren wurden bereits im 18. Jahrhundert entwickelt. Während der Energiekrise in den 1970er-Jahren entwickelte man schließlich die neue Form der Sonnenkollektoren. Seit damals erfährt diese Technik einen enormen Aufschwung. Solarzellen werden hauptsächlich zum Beheizen von Innenräumen sowie zur Bereitstellung von Warmwasser verwendet.

Die Solartechnik ist jedoch von Solarkraftwerken zu unterscheiden. Solarwärme- oder solarthermische Kraftwerke verwenden die Wärmeenergie der Sonne als primäre Quelle. Im Gegensatz zur Fotovoltaik wird hier die Sonnenenergie nicht direkt in elektrischen Strom umgewandelt.

Die Fotovoltaik

Fotovoltaik bezeichnet die Umwandlung von Lichtenergie in elektrischen Strom. Dieses Prinzip macht man sich bei Fotovoltaik-Anlagen zunutze. Im Jahr 2018 gab es weltweit Anlagen, die insgesamt 500 Gigawatt Leistung erbrachten. Für die Herstellung von Fotovoltaik-Zellen werden in erster Linie sogenannte Halbleiter verwendet. Am häufigsten findet man Zellen, die aus Silizium gefertigt werden. Dabei werden zwei Siliziumschichten angelegt. Die obere Schicht ist negativ geladen und die untere Schicht positiv. In der Mitte befindet sich eine neutrale Schicht. Zwischen den Schichten bildet sich schließlich ein elektrisches Feld. Die Sonnenstrahlen treffen in Form von Photonen auf diese Übergangsschicht auf. Durch diesen Prozess entsteht schlussendlich ein elektrischer Strom.

Fotovoltaik-Anlagen können mithilfe verschiedener Arten von Zellen betrieben werden. Grundsätzlich unterscheidet man dabei zwischen mono- und polykristallinen sowie Dünnschichtzellen. Erstere bestehen aus Siliziumkristallen. Diese Kristalle sind entweder rund oder eckig. Polykristalline Kristalle werden zu Stücken bestimmter Größe hergestellt. Diese liegen in quadratischer Form vor. Dünnschichtkristalle sind wesentlich schmäler als die anderen Formen. Sie können deshalb auch auf Oberflächen aufgetragen werden, die beweglich sind. Die einzelnen Kristallformen unterscheiden sich nicht nur durch ihre Farben und ihr Aussehen, sondern weisen auch einen unterschiedlichen Wirkungsgrad auf. Vor allem Dünnschichtkristalle sind im Vergleich zu den anderen Kristallen wesentlich stärker im Wirkungsgrad. Aber auch in den Kosten unterscheiden sich die Zellformen voneinander.