Direkte Erzeugung von Strom mittels Solarmodulen

Über die Energie der Sonne kann man durch mehrere Verfahren elektrischen Strom generieren.

Eine Möglichkeit ist, die Sonnenstrahlung auf direktem Wege zu nutzen, um Strom zu erzeugen. Um dies zu erreichen muß man sich eine bestimmte Eigenschaft der Sonnenstrahlung zu nutze machen, die als „Photovoltaischer Effekt“ bezeichnet wird.
Dieser „Photovoltaische Effekt“ besagt, dass die Energie der Sonnenstrahlung ausreichend groß ist, um Elektronen, die in einer Gitterstruktur gebunden sind, aus dieser Struktur zu lösen und frei zu setzen.

Um nun mit Hilfe des „Photovoltaischen Effektes“ elektrischen Strom erzeugen zu können, muß der Effekt genutzt werden, um einen Elektronenfluß zu erzeugen. Dies wird mit sogenannten „Photovoltaik Anlagen (Solarmodule)“ realisiert.
Solarmodule bestehen aus Schichtungen von unterschiedlich dotierten Halbleitermaterialen (zumeist auf der Basis von Silizium).
Unter einer Dotierung ist in diesem Zusammenhang eine Beeinflussung der Gitterstruktur des Halbleiters zu verstehen.
So wird im Falle von Solarzellen eine Halbleiterschicht so dotiert, dass in der Gitterstruktur ein Überschuß an Elektronen vorliegt. Eine andere Halbleiterschicht wird so dotiert, dass in der Gitterstruktur ein Elektronenmangel vorliegt.

Trifft die Sonnenstrahlung auf die Dotierung mit dem Elektronenüberschuß werden Elektronen mittels des „Photovoltaischen Effektes“ aus dem Gitterverband gelöst. Diese freien Elektronen können sich nun zu der Halbleiterschicht, die einen Elektronenmangel aufweist, bewegen und dort freie Plätze in der Gitterstruktur einnehmen.
Bei diesem Prozeß fließt in der Grenzschicht beider Halbleitermaterialien elektrischer Strom.
Da eine Solarzelle für sich nur eine geringen elektrische Spannung erzeugen kann (rund 0,5 Volt) werden innerhalb eines Solarmodules mehrere Solarzellen in Reihe geschaltet.
  
Eine effiziente Nutzung des „Photovoltaischen Effektes“ zur Stromerzeugung ist natürlich besonders in Gegenden möglich, in denen die jährliche Sonnenscheindauer besonders hoch ist. Lohnend ist dieses Prinzip zur Erzeugung von Strom jedoch auch in unseren Breiten, die ja im weltweiten Vergleich als eher wenig „sonnenverwöhnt“ gelten.

Ein paar Anwendungsbeispiele bezüglich der Nutzung von Photovoltaikanlagen finden Sie im nächsten Abschnitt.