Sebastian Fiele & Philip Jäger 1

Transkript

1 Sebastian Fiele & Philip Jäger 1

2 Inhalt Arten von Solarzellen Geschichte Funktionsweise / Aufbau Silicium Gewinnung Warum Solarstrom? Ausblick in die Zukunft Quellen Sebastian Fiele & Philip Jäger 2

3 Arten von Solarzellen GA GaAs / CdTe Sh Schwermetalle tll und giftig CIS, CIGS Solarzellen Kupfer, Indium, Gallium, Schwefel, Selen Indium ist ein knapper Rohstoff Organische Solarzellen wenig Leistung, keine Leistungsstabilität Farbstoffzellen begrenzte Lebensdauer durch aggressive Elektrolyte Halbleiterelektrolytzellen geringe Lebensdauer und Leistungsfähigkeit Silicium Solarzelle ist die beste Alternative Sebastian Fiele & Philip Jäger 3

4 Geschichte 1839: Alexander Edmond Becquerel Batterie bringt in der Sonne mehr Leistung 1904: Philipp Lenard erste Erklärung für den photovoltaischen Effekt Nobelpreis 1905: Albert Einstein Quantentheorie Nobelpreis 1947: Firma Bell (USA) zufälliger Bau der ersten Solarzelle 1958: Raumfahrt Vanguard : Nixon fördert Forschung 1975 : Leistung bei 16% Sebastian Fiele & Philip Jäger 4

5 Funktionsweise / Aufbau Sebastian Fiele & Philip Jäger 5

6 Funktionsweise / Aufbau Monokristallin selten, da teuer, aber bester Wirkungsgrad Polykristallin lli preiswerter, am meisten it verbreitet t Sebastian Fiele & Philip Jäger 6

7 Funktionsweise / Aufbau Amorph geringer Wirkungsgrad, funktionieren aber bei wenig Licht und Streulicht (z.b.: Taschenrechner) Sebastian Fiele & Philip Jäger 7

8 Funktionsweise / Aufbau Wirkungsgrad bei ca. 19% (meist verbreitet) Es kann nicht das volle Spektrum des Lichts genutzt werden Reflexion Wärme Kristall und Metallverunreinigungen g Sebastian Fiele & Philip Jäger 8

9 Funktionsweise / Aufbau Sebastian Fiele & Philip Jäger 9

10 Silicium Gewinnung Tagebau Kuba, China, Russland, Türkei, USA Hoher Siliciumdioxid Anteil nötig Sebastian Fiele & Philip Jäger 10

11 Silicium Gewinnung Rohsilicium Reduktion mit Kohlenstoff im Lichtbogenofen SiO 2 (s) + 2C 2000 C Si (s) + 2CO (g) Solarsilicium Reaktion mit Chlorwasserstoff zu Trichlorsilan anschließende Destillation i und Rückreaktion k Si (s) + 3HCl (g) C 35 HSiCl 3 3(l) + H 2(g) HSiCl 3 (l) + H 2(g) C Si () (s) + 3HCl (g) Sebastian Fiele & Philip Jäger 11

12 Warum Solarstrom? / Pro Gü Grüner Gedanke wenige Treibhausgase, wenige fossile Brennstoffe oder Atomenergie nötig Unbegrenzte Verfügbarkeit Dezentraler Einsatz möglich ölih Vorhandene Flächen können genutzt werden Energiebilanz gleicht sich schnell aus Einsatz in der Raumfahrt Sebastian Fiele & Philip Jäger 12

13 Warum Solarstrom? / Contra Energie kann schlecht h gespeichert ih werden Abhängig von äußeren Einflüssen Begrenzte Lebensdauer Teilweise wird mit giftigen Elementen oder Schwermetallen dotiert Sebastian Fiele & Philip Jäger 13

14 Ausblick in die Zukunft Ehöh Erhöhung der Wirkungsgrades Solarstrom gewinnt an Bedeutung Kosten werden weiter sinken Sebastian Fiele & Philip Jäger 14

15 Quellen Peter Würfel: Physik der Solarzellen. In: Spektrum. Akademischer Verlag, Heidelberg Guillermo Diaz Santanilla: Technik der Solarzelle physikalische Grundlagen, Eigenschaften und Applikationen. Franzis, München Tom Markvart, Luis Castañer: Solar cells materials, manufacture and operation. Elsevier, Oxford Christoph Brabec: Organic photovoltaics materials, device physics, and manufacturing technologies. Wiley VCH, Weinheim Jürgen Schmid: Photovoltaik Direktumwandlung von Sonnenlicht in Strom, Fachinformationszentrum Karlruhe 1988 Dieter Meissner: Solarzellen Physikalische Grundlagen und Anwendungen in der Photovoltaik, vieweg /ws2003 1_02_02.pdf Sebastian Fiele & Philip Jäger 15