Photovoltaikanlagen bestehen aus vielen Solarzellen. Sie sind für das Umwandeln der Sonnenstrahlung in elektrische Energie zuständig. Diese Energie kommt durch ein elektrisches Feld in der aus Silizium bestehenden Solarzelle zustande.
Mit Photovoltaik Solarstrom gewinnen
Die Sonne liefert nicht nur Licht, sondern auch Energie. Im Inneren der Sonne findet bei 15 Millionen Grad fortlaufend Kernfusion statt. Bei diesem Vorgang wird sehr viel Energie frei, die auf der Erde als Strahlung ankommt. Die starke Sonnenstrahlung macht man sich zu Nutze, um kostenlosen Strom zu generieren. Dies geschieht mit Hilfe von Photovoltaik-Anlagen. Solarmodule sind beispielsweise häufig auf Dächern oder an Fassaden angebracht. Auf brachliegenden Feldern stehen manchmal sogar ganze Solarparks. Die einzelnen Module bestehen aus vielen Solarzellen. Nur mit ihnen lässt sich Solarstrom erzeugen.
Photovoltaik: Das Potenzial des Sonnenstroms | Lernspiel
Heißes Wasser und ein warmes Eigenheim durch die Kraft der Sonne: Mit der virtuellen Solaranlage lässt sich eine Photovoltaik-Anlage auf einem deutschen Hausdach installieren.
Solarzelle: Drei Schichten Silizium
Doch was genau passiert in einer Solarzelle? Solarzellen bestehen aus einem Kristallgitter aus Siliziumatomen. Silizium wird aus Quarzsand gewonnen und ist ein Halbleiter. Ein Halbleiter hat die Eigenschaft, besser zu leiten, sobald Energie zugeführt wird.
Eine Solarzelle besteht aus drei Schichten Silizium. In die obere Schicht, in der Fachsprache n-Schicht, wird Phosphor eingemischt, in die untere p-Schicht das Element Bor. In der n-Schicht sind zu viele Elektronen, in der p-Schicht zu wenige. Von der n-Schicht wandern Elektronen in die p-Schicht und besetzen freie Stellen im Bor-Silizium, sogenannte „Löcher“. Es entsteht eine so genannte Grenzschicht. Durch das Ungleichgewicht wird ein elektrisches Feld in der Solarzelle erzeugt: die n-Schicht ist positiv geladen, die p-Schicht negativ.
„Löcher“ und Elektronen: Spannung in der Solarzelle
Jetzt kommt das Licht ins Spiel: Tritt Sonnenlicht in eine Solarzelle ein, lösen sich Elektronen von den Atomen in der Grenzschicht ab. Dadurch entstehen neue „Löcher“ auf den Atomschalen. Diese werden mit Elektronen aus der Umgebung wieder aufgefüllt. Die freien Elektronen wandern zur positiven Seite der Grenzschicht nach oben, die „Löcher“ bewegen sich zur negativ geladenen Unterseite.
Dadurch entsteht ein starkes Ungleichgewicht an Elektronen in der Solarzelle, die eine elektrische Spannung erzeugt. Verbindet man die Metallkontakte oben und unten an der Solarzelle mit einem Kabel, entsteht elektrischer Strom. Solarzellen können nicht die komplette einfallende Sonnenenergie in Strom umwandeln, aber doch rund 20 Prozent.
total phänomenal · Energie
Ein Leben ohne Strom, Heizung oder Kraftstoff ist kaum vorstellbar. In Zukunft sollen möglichst nur noch erneuerbare Energien aus Wind, Sonne oder Biomasse genutzt werden.
Alle Themen zum Schwerpunkt Frage trifft Antwort
Haben Insekten einen Geschmackssinn?
Insekten haben zum Teil eindrucksvolle Stech-, Saug- und Beißapparate. Aber können sie auch schmecken, was sie zu sich nehmen?
Wie dreht es sich am schnellsten?
Kann man eine Drehung durch Gewichtsverlagerung beschleunigen? Experimente zeigen, wie wir den Drehmoment beeinflusst können. Physik ab Klasse 5
Wohin fliegt der Ball?
Wir werfen einen Ball rückwärts aus einem fahrenden Auto, das sich entgegengesetzt mit gleicher Geschwindigkeit bewegt - was passiert? Experiment für Physik
Wie schwingt ein Pendel?
Kann ein Pendel 100 Stundenkilometer schnell schwingen? Im Experiment testen wir es mit einem riesigen Pendel und Kränen. Für NwT und Physik.
Kann Wasser einen Apfel schneiden?
Experiment: Lässt sich ein Apfel mit einem scharfen Wasserstrahl und hohem Wasserdruck zerschneiden? Physik und Sachunterricht ab 3. Klasse.
Fährt ein Auto mit Zitronensaft?
Ein Elektromotor wird mit Batterien aus Zitronensaft und Kupfer-/Magnesium-Elektroden betrieben. Reicht der Strom aus, um das Auto zu bewegen? Chemie
Wie wiegt man einen Elefanten ohne Waage?
Fügt man einem Floß Gewicht hinzu, verändert sich dessen Tiefgang im Wasser. Lässt sich so das Gewicht eines Elefanten bestimmen? Film für Physik
Mit Magneten klettern?
Einen Elektromagneten selbst zu bauen, ist kein Problem. Aber kann so ein Magnet auch das Gewicht eines erwachsenen Mannes halten?
Wie fallen Kugeln?
Welchen Gesetzen folgen fallende Kugeln? Der Film zeigt verschiedene Versuche zum Verhalten von Kugeln. Sachunterricht und Physik ab Grundschule.
Was ist Ba’ Game?
Auf den Orkney-Inseln in Schottland spielen Männer eine ungewöhnliche Sportart ohne Regeln und unbegrenzte Spieleranzahl. Geografie ab Klasse 6.
