Was ist Solarenergie?

Immer mehr Menschen nutzen Solarenergie als alternativen Energieträger. Dabei wird das Sonnenlicht mittels Solartechnik in nutzbare Energie umgewandelt. Solar Energie nimmt daher einen immer größeren Stellewert im Bereich der erneuerbaren Energien ein. Die regenerative Energieform wird mittlerweile in zahlreichen Ländern auf staatlicher Seite gefördert. Das hat vor allem damit zu tun, dass durch den bestehenden Klimawandel und die begrenzte Verfügbarkeit von Rohstoffen wie Öl oder Gas ein Umdenken in der Energiepolitik stattgefunden hat. Generell kann man aus der Solarenergie sowohl thermische als auch elektrische Energie gewinnen. Bei der Erzeugung von elektrischer Energie wird zunächst Gleichstrom produziert, welcher Mittels eines Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt wird. Thermische Energie kann z.B. für Warmwassersysteme oder für die Temperaturregulierung in Gebäuden genutzt werden.

Oftmals wird der Begriff Solarenergie mit dem Begriff Sonnenergie gleichgesetzt. Um das Funktionsprinzip der Solarenergie zu verstehen, muss man sich mit dem Material und dessen Eigenschaften genauer auseinandersetzen. Die Umwandlung von Sonnenergie in elektrischen Strom passiert in den Solarzellen. Diese bestehen aus dem Element Silizium. Dieses ist ein sogenannter Halbleiter, welcher bei der Zufuhr von Licht und Wärme (z.B. Sonneneinstrahlung) Energie erzeugt. Siliziumzellen werden in mono, amorphe, tandem und polykristalline Zellen eingeteilt. Bei Photovoltaik-Anlagen werden meistens polykristalline Solarzellen verwendet. Sie weisen eine scheibenartige Struktur auf und haben eine relativ unregelmäßige Kristallorientierung.

In diesen Zellen bewirkt das Sonnenlicht, dass die negativ geladenen Elektronen in Bewegung geraten. Das passiert dadurch, dass die im Licht enthaltenen Photonen das Elektron aus seiner Bindung mit dem Silizium Atom gelöst wird. Dieses Phänomen nennt man Photoeffekt. Bei der Photovoltaik nennt man dies auch innere photoelektrische Effekt. Sobald Sonnenlicht auf die Solarzellen trifft, wandern die positiven und negativen Landungsträger zu den gegenüberliegenden Seiten der Solarzelle und erzeugen so elektrische Energie.

Die Menge der produzierten Energie (Strahlungsleistung) hängt vor allem von der Sonnenscheindauer und dem Einfallswinkel der Sonnenstrahlen ab. Je flacher der Einfallwinkel ist, desto geringer ist auch die Energieleistung. Das liegt daran, dass die Photonen weniger stark aktiv sind. Daher lohnt sich der Bau von Solaranlagen vor allem in Gegenden, die über eine hohe Sonnenscheindauer und einen hohen Sonnenstrahlen-Einfallswinkel verfügen.