Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Grundlagen der solaren Energiegewinnung, sowie die verschiedenen am Markt erhältlichen Zelltechnologien und Halbleitermaterialien. Ziel der Arbeit ist es durch Vergleiche und Analysen, Vor- und Nachteile der beschriebenen Solarzellentypen aufzuzeigen. Darüber hinaus wird für ein gewähltes reales Beispiel eine objektive Bewertung durchgeführt und eine Variante priorisiert.
Im ersten Teil werden Verbreitung, Funktionsprinzipien und Herstellungsprozesse von Solarzellen repräsentiert, um ein Grundverständnis zu schaffen. Im zweiten Teil werden durch gezielte Berechnungen realitätsnahe Kennwerte ermittelt, die im Analyseprozess abgearbeitet werden. Das Ergebnis der Nutzwertanalyse zeigt, dass sich Dünnschicht Paneele knapp durchsetzen konnten, jedoch kann kein Solarzellentyp pauschal als der beste betrachtet werden. Vielmehr ist es entscheidend auf welche Eigenschaft der Solarzelle das Hauptaugenmerk gelegt wird.
Photovoltaik spielt in unserer umweltbewussten Gesellschaft eine immer größer werdende Rolle. In den letzten Jahrzehnten gab es durch neue innovative Entwicklungen zur Steigerung des Wirkungsgrades und staatliche Förderprogramme einen enormen Aufschwung von privaten Photovoltaikanlagen.Heutzutage wird an Speichersystemen für Solarenergie gearbeitet. Auch an Designkonzepten für gebäudeintegrierte Photovoltaik wird geforscht. Die Möglichkeit organische Stoffe zur Energieerzeugung zu verwenden wird immer realistischer. Zukünftig wird die Solartechnik am Energiemarkt von entscheidender Bedeutung sein.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Ausgangssituation
- Ziele, Nichtziele, Zielgruppe
- Ziele
- Nichtziele
- Zielgruppe
- Bezugsrahmen
- Grundlagen
- Die Sonne als Energiequelle
- Die Sonne als Fusionsreaktor
- Verbreitung der Solarenergie
- Funktionsweise einer Solarzelle
- Halbleiter Grundlagen
- Aufbau der Solarzellen
- Dotierung und p/n -Übergang
- Eigenschaften einer Solarzelle
- Wirkungsgradvergleich
- Maximum-Power-Point (MPP)
- Lichtspektrum
- Air-Mass-Zahl (AMZ)
- Formeln
- Die Photovoltaikanlage
- Arten von PV-Anlagen
- Systemkomponenten
- Das Photovoltaikmodul
- Verkapselung
- Alternativen zur besseren Energieausbeute
- Aufständerung
- Verschattung
- Anschlusskonzepte
- Zelltechnologie
- Dünnschicht Technologie
- PVD (physical vapor deposition) Verfahren
- Sputterdeposition
- Prozessschritte bei Dünnschichtverfahren am Beispiel von CIS Zellen
- Dickschicht Technologie
- PV Materialien
- Silizium
- Herstellung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Arbeit befasst sich mit den Grundlagen der solaren Energiegewinnung, verschiedenen Zelltechnologien und Halbleitermaterialien im Bereich der Photovoltaik. Ziel ist es, Vor- und Nachteile der beschriebenen Solarzellentypen durch Vergleiche und Analysen aufzuzeigen, sowie eine objektive Bewertung für ein reales Beispiel durchzuführen und eine Variante zu priorisieren.
- Grundlagen der solaren Energiegewinnung
- Funktionsprinzipien von Solarzellen
- Vergleich verschiedener Solarzellentypen
- Analyse von PV-Anlagen
- Bewertung von Solarzellentypen in einem realen Beispiel
Zusammenfassung der Kapitel
- Einleitung: Die Einleitung stellt die Ausgangssituation dar und definiert die Ziele, Nichtziele und die Zielgruppe der Arbeit. Darüber hinaus wird der Bezugsrahmen für die weitere Arbeit erläutert.
- Grundlagen: Dieses Kapitel beleuchtet die Sonne als Energiequelle und deren Funktionsweise als Fusionsreaktor. Die Verbreitung der Solarenergie wird ebenfalls betrachtet.
- Funktionsweise einer Solarzelle: Dieses Kapitel erklärt die Funktionsweise einer Solarzelle anhand von Halbleiter Grundlagen, dem Aufbau der Solarzelle, der Dotierung und des p/n -Übergangs. Es werden außerdem die Eigenschaften einer Solarzelle, der Wirkungsgradvergleich und der Maximum-Power-Point (MPP) behandelt.
- Die Photovoltaikanlage: Dieses Kapitel befasst sich mit verschiedenen Arten von PV-Anlagen, den Systemkomponenten, dem Photovoltaikmodul und den Alternativen zur besseren Energieausbeute. Auch Anschlusskonzepte werden beleuchtet.
- Zelltechnologie: Dieses Kapitel behandelt die Dünnschicht und Dickschicht Technologie, einschließlich der PVD (physical vapor deposition) Verfahren, der Sputterdeposition und den Prozessschritten bei Dünnschichtverfahren am Beispiel von CIS Zellen.
- PV Materialien: Dieses Kapitel konzentriert sich auf Silizium als PV Material und beschreibt dessen Herstellung.
Schlüsselwörter
Photovoltaik, Solarzelle, Solartechnik, Solarenergie, Energiegewinnung, Zelltechnologie, Halbleitermaterialien, Dünnschicht, Dickschicht, Silizium, CIS, PV-Anlage, Wirkungsgrad, Maximum-Power-Point (MPP), Air-Mass-Zahl (AMZ), PVD, Sputterdeposition, Herstellung, Analyse, Bewertung.
- Arbeit zitieren
- Matthias Strobl (Autor:in), 2015, Solarzellen und Photovoltaikanlagen. Grundlagen, Technologien und Materialien, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/371824
