Solarenergie und Solarpanele – umweltfreundliche Ernergie in Zeiten des Klimawandels

Der steigende Energiebedarf in der Welt, der durch Wirtschaftswachstum und den Anstieg der Bevölkerung in vielen Ländern besteht, wird immer öfter durch Solarenergie und Photovoltaik gedeckt. Dabei spielen nicht nur Solarkraftwerke eine Rolle, die viele Menschen versorgen können, sondern auch Solaranlagen, die auf einzelnen Häuserdächern installiert werden und für die Menschen Unabhängigkeit vom Stromanbieter bedeuten. Sie sind nicht allzu teuer in der Anschaffung und rentieren sich meist nach 10 Jahren, da viele Haushalte mit ihnen auch Strom an den lokalen Stromanbieter abgeben können. Dies ist selbst in Gebieten, in denen nicht so oft die Sonne scheint, der Fall. Die Wirtschaftlichkeit dieser Anlagen verbessert sich durch kontinuierliche Entwicklung und Forschung ständig.

 

Solaranlage auf einem modernen Haus mit Solarzellen auf dem Dach

Solarenergie ist sehr umweltfreundlich. Solarenergie ist nicht endlich, wie fossile Brennstoffe es sind, was in unseren Zeiten sehr interessant ist. Außerdem setzen Photovoltaikanlagen kein CO2 in der Nutzung frei, was in Zeiten des Klimawandels besonders wichtig ist. Auch die Folgekosten halten sich im Gegensatz zu fossiler Energie in Grenzen, weil es keine Probleme bei der Entsorgung oder dem Recyceln gibt.
Um Solarenergie nutzen zu können, muss in der Solarpanele die Sonnenstrahlen in Energie umgewandelt werden. Da diese Energie elektrisch ist, nennt sich der Vorgang lichtelektrischer Effekt. Solarpanele oder auch Photovoltaikmodule sind in verschiedenen Versionen verfügbar. Dabei handelt es sich um starre oder flexible Versionen der Panele, die in Serienschaltung oder parallel geschaltet werden.
Das Licht, das auf ein Solarpanel fällt,wird im Halbleiter als Energie für kurze Zeit gespeichert. Dabei werden nur die Lichtteilchen oder -wellen, auch Photonen genannt, gespeichert, die die meiste Energie haben, die anderen werden im Halbleiter nicht gespeichert. Durch Dotierung werden Überschussladungen erreicht, die mittels Kontakten abgegriffen werden können. Der so erzeugte Gleichstrom wird durch einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und kann in das eigene Stromnetz eingespeist werden oder an den Stromanbieter abgegeben werden.

Der Halbleiter in den Solarpanelen besteht meist aus Silizium. Die Dotierung erfolgt durch Bor-Atome und Phosphor-Atome. In der Siliziumschicht, die mit Phosphor-Atome dotiert ist, wird ein negativer Ladungsüberschuss erzeugt, in der Siliziumschicht, die mit Bor-Atomen dotiert ist, ein positiver Ladungsüberschuss. Die Kontakte, die die Ladungen abgreifen, bestehen oft aus Aluminum oder Silber.
Zum Schutz der Solarmodule vor Witterung und Korrosion wird die Solaranlage oft mit einer Glasplatte geschützt. Je dicker diese ist, desto stabiler ist die Anlage und deshalb wird es für die starren Versionen mit kristallinen Zellen genutzt. Die flexiblen Dünnschichtzellen nutzen das Licht hingegen besser. Das Material kann im Gegensatz zur kristallinen Zelle auf flexibles Trägermaterial gebracht werden und so mobil genutzt werden. Die einzige Frage ist hier die der Umweltfreundlichkeit, da noch nicht ausreichend geklärt ist, wie dies recycelt werden kann.
Ihren Spitzennennwert erreichen sowohl kristalline Solarzellen als auch Dünnschichtzellen nur unter Laborbedingungen. Hier gibt es mittlerweile 20-24 Prozent Effizienz.
Lohnenswert, vor allem für Hausbetreiber, ist nicht nur die Installation von Solarpanelen, mit denen durch Lichteinfall Strom erzeugt wird, sondern auch die Anbringung von Solarkollektoren, mit denen Wärme erzeugt wird, die lokal zwischengespeichert werden kann und bei Bedarf genutzt werden kann.