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Die Herstellung von Solarmodulen ist heute sehr wichtig, da sie in vielen Bereichen eine Energiequelle darstellen.
Die Nutzung alternativer elektrischer Energiequellen ist heute sehr beliebt. Viele Menschen installieren Sonnenkollektoren, mit denen sie Räume heizen und Wasser erwärmen können, indem sie die Energie der Sonne nutzen. Solche Geräte gibt es schon seit geraumer Zeit.
Schon die Menschen der Antike dachten über die Möglichkeit nach, Sonnenenergie für ihre Bedürfnisse zu nutzen. Über die Existenz von Versuchen, sie zu nutzen, können wir anhand von Legenden, Mythen und einigen erhaltenen Schriften urteilen. Eine Legende besagt zum Beispiel, dass es Archimedes gelang, eine feindliche Flotte mit Hilfe eines Systems von Brandspiegeln zu vernichten. Vor etwa dreitausend Jahren wurde in der heutigen Türkei Wasser verwendet, um den Hof des Sultans mit der Energie der Sonne zu heizen.
Die eigentlichen Versuche zur wissenschaftlichen Erforschung der Solarenergie und ihrer Anwendung im Haushalt begannen jedoch im 18. Jahrhundert. Die ersten Solarheizungen wurden in Frankreich entwickelt.
Die Herstellung von Sonnenkollektoren ist eine Energiequelle für Medizin, Kommunikation, Raumfahrt, Telekommunikation, Mikroelektronik usw. Photovoltaische Solarmodule bestehen aus dünnen Siliziumscheiben, die das Sonnenlicht in Strom umwandeln. Solarmodule wiederum werden in verschiedenen Satelliten und Solarkraftwerken verwendet, allerdings in größeren Abmessungen.
Die Solarzellentechnologie hat sich infolge der laufenden Forschung zur Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie rasch weiterentwickelt.
Die Beziehung zwischen Licht und elektrischer Energie wurde jedoch erst von Heinrich Hertz entdeckt. Diesem Wissenschaftler gelang es, den Zusammenhang zwischen ultraviolettem Licht und dem Auftreten einer Entladung zwischen den beiden Elementen, die als Leiter der Elektrizität dienen, herzustellen.
Der photoelektrische Effekt wurde bereits 1839 von dem französischen Physiker Alexandre Edmond Becquerel beobachtet. Er führte verschiedene Experimente mit elektrolytischen Elementen durch, wobei er Platin als Elektroden – Anode und Kathode – verwendete. Er stellte fest, dass die zwischen den Elektroden fließende Strommenge im Licht leicht höher war als im Dunkeln. Dies führte zur Entdeckung des photoelektrischen Effekts, obwohl seine praktische Anwendung erst viel später gefunden wurde.
1873 entdeckte der englische Elektroingenieur Willoughby Smith bei Experimenten zur Bestimmung der Leitfähigkeit von Selen, dass ein Leiter seinen Widerstand ändert, wenn er beleuchtet wird. Erst 1877 stellten William Grylls Adams und sein Schüler Richard Evans Day fest, dass Selen bei Lichteinwirkung einen elektrischen Strom erzeugt. Obwohl Selen keinen Strom mit ausreichender Leistung erzeugte, zeigte diese Entdeckung, dass Elektrizität aus festen Materialien erzeugt werden kann, ohne mechanische oder thermische Energie zu verwenden.
Im Jahr 1880 verwendete Charles Fritts goldbeschichtetes Selen, um die erste Solarzelle herzustellen, die einen Wirkungsgrad von nur 1 % hatte (d. h. nur ein Prozent des Sonnenlichts wurde in Strom umgewandelt). Fritts hielt seine Solarzellen für revolutionär. Er glaubte, dass die kostenlose Solarenergie in Zukunft als Mittel zur Diversifizierung der Energieversorgung genutzt werden könnte und sagte voraus, dass Solarzellen in Zukunft die bestehenden Kraftwerke ersetzen würden. 1954 stellten Gordon Pearson, Darryl Chapin und Cal Fuller eine Silizium-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 4 % her, der später auf 15 % erhöht wurde.
Die Technologie zur Herstellung von Solarzellen wurde verbessert. Bereits 1958 brachten die USA und zwei Monate später die UdSSR ihre Satelliten in eine Umlaufbahn um die Erde. Ihre Ausrüstung wurde damals bereits teilweise mit Solarzellen betrieben. Solarzellen wurden zunächst als Stromquelle für Telefonsysteme in abgelegenen Städten und ländlichen Gebieten verwendet, wo sie viele Jahre lang erfolgreich eingesetzt wurden.
In der zweiten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts gewann die Solarenergie immer mehr an Bedeutung. Forschung und praktische Entwicklung führten zur Entwicklung von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, bei denen das Wärmeträgermedium durch direkte Sonneneinstrahlung erhitzt und der Turbinengenerator durch den im Kessel erzeugten Dampf betrieben wird.
Abram Ioffe kam als Erster auf die Idee, Photovoltaikzellen auf Dächern zu installieren (obwohl die Idee anfangs nicht sehr beliebt war, weil es zu dieser Zeit nicht an fossilen Brennstoffen mangelte). In Deutschland, den USA, Japan, Israel und vielen anderen Ländern werden jedoch bereits heute mehr und mehr «energieeffiziente Häuser» durch die Installation von Solarzellen auf den Dächern geschaffen.
Mit dem zunehmenden Wissen stellte sich die Frage nach der Kosteneffizienz der Solarstromerzeugung. Ursprünglich war der Zweck der Solarstromerzeugung die Stromversorgung lokaler Einrichtungen (schwer zugänglich, weit entfernt vom zentralen Stromnetz). Die Gesamtkapazität aller Solarkraftwerke auf der Erde betrug 1975 nur 300 kW, und die Kosten für ein Spitzenkilowatt Strom beliefen sich auf 20 Tausend Dollar.
Heutzutage können Sonnenkollektoren den Energiebedarf nicht mehr vollständig decken, aber sie sind zur Hauptenergiequelle für den Antrieb künstlicher Satelliten geworden. Die damals vorhandenen Kraftstoffsysteme und Batterien waren zu schwer. Das Verhältnis von erzeugter Energie zu Gewicht ist bei Solarmodulen wichtiger als bei allen anderen traditionellen Energiequellen und daher kostengünstiger.
Die Zahl der groß angelegten Energiesysteme ist noch gering, wächst aber. Die Kapazität der jährlich installierten Solarkraftwerke beträgt rund 50 Megawatt. Solarzellen liefern jedoch nur etwa 1 % der gesamten Stromerzeugung. Befürworter der Solarenergie argumentieren, dass die Menge an Sonnenstrahlung, die jedes Jahr die Erdoberfläche erreicht, leicht ein Mehrfaches des Energiebedarfs decken könnte. Doch die Geschichte der Solarzellen hat noch einen langen Weg vor sich, bis der Traum von Charles Fritts von kostenloser und erschwinglicher Solarenergie Wirklichkeit wird.
Heute denken viele Länder über die Erzeugung und Nutzung von Solarenergie nach. Drei Länder sind auf diesem Gebiet wegweisend. Das sind die Vereinigten Staaten, Deutschland und Japan.
Die Produktion von Solarmodulen nimmt jeden Tag zu. Die meisten davon werden – wenig überraschend – in China hergestellt, wo fast ein Drittel des Weltmarktes produziert wird. Der größte Teil davon wird in die europäischen Länder und auch in die Vereinigten Staaten exportiert. Letztere verbrauchen übrigens die meiste Sonnenenergie, produzieren aber nur etwa sechs Prozent der weltweiten Gesamtenergie.
Japan und Deutschland produzieren etwas weniger Solarstrom als China. An vierter Stelle der Weltrangliste steht Taiwan.
Die Nutzung von Solarenergie für häusliche Zwecke.
Was die Privathaushalte betrifft, so kann inzwischen fast jeder auf dem Dach seines Gebäudes Sonnenkollektoren installieren. Sie können sowohl für die Beheizung von Räumen als auch für die Warmwasserbereitung verwendet werden. Mit Hilfe von Experten kann ein solches System organisiert und erfolgreich eingesetzt werden.
Auch in der Automobilindustrie werden zunehmend Solarmodule eingesetzt. Sie sind die Grundlage für den heute so beliebten umweltfreundlichen Verkehr. Ein modernes, solarbetriebenes Auto kann eine Geschwindigkeit von bis zu 135 Stundenkilometern erreichen.
Solarmodule werden auch in der Raumfahrtindustrie eingesetzt, wo sie alle Systeme auf Raumstationen mit Strom versorgen und den reibungslosen Betrieb aller Maschinen ermöglichen.
Aus diesen Gründen sind Solarzellen die Zukunft. Wenn Sie eine wirtschaftliche und umweltfreundliche Quelle für elektrische Energie suchen, sollten Sie ein Solarmodul installieren.
Eva Moroz
