Bachelorarbeit, 2009
30 Seiten, Note: 2
1 Entstehung der Photovoltaik
2 Technische Realisierung
2.1 Prinzip
2.2 Umwandlung
2.3 Aufbau und Funktion einer Solarzelle
3 Solarzellentypen
3.1 Monokristalline Solarzellen
3.1.1 Herstellungsprozess von monokristallinen Solarzellen
3.1.2 Anwendungsgebiete von monokristallinen Solarzellen
3.2 Polykristalline Solarzellen
3.2.1 Herstellung von polykristallinen Solarzellen
3.2.2 Anwendungen von polykristallinen Solarzellen
3.3 Dünnschicht Solarzellen aus amorphem Silizium
3.3.1 Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen
3.3.2 Anwendungen für Dünnschicht-Solarzellen
4 Nanotechnologien
4.1 Nanobeschichtungen
4.2 Nanozellen
4.3 Resümee
Die vorliegende Arbeit gibt einen detaillierten Überblick über die gängigen Solarzellentypen und die technischen Grundlagen der Photovoltaik, um dem Leser ein Verständnis für deren Herstellung, Funktionsweise und Einsatzgebiete zu vermitteln.
3.1 Monokristalline Solarzellen
Monokristalline Solarzellen weisen eine schön gleichmäßig strukturierte Oberfläche auf. In der Regel haben diese Zellen eine quadratische Form (siehe Abb. 3) mit einer Fläche von max. 15cm x 15cm, wobei aber die Entwicklung auf größere Zellen hinausläuft. Derzeit ist die Herstellung größerer Zellen aus wirtschaftlichen Gründen noch nicht sinnvoll.
Bei dieser Solarzellentype wird Silizium als Halbleiterwerkstoff verwendet, da dieser in großen Mengen vorkommt und für den Menschen ungiftig ist. Zurzeit werden ca. 30% aller Solaranlagen mit diesen Zellentyp ausgestattet. Aufgrund des geringen Absorptionskoeffizienten von kristallinem Silizium müssen diese Solarzellen eine Schichtstärke von 100-200 µm aufweisen.
Der Wirkungsgrad solcher Solarzellen, damit wird gemeint, das Ausmaß der Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie, kann sich heutzutage je nach Herstellungsverfahren auf bis zu 30% belaufen. Der Rest geht in Wärme über. Somit ist dieser Zelltyp der zurzeit Wirkungsvollste aller Solarzellentypen.
1 Entstehung der Photovoltaik: Dieses Kapitel behandelt die historische Entwicklung der Photovoltaik, angefangen bei frühen wissenschaftlichen Untersuchungen zur Lichtwirkung auf Materie bis hin zu den ersten Silizium-Solarzellen im 20. Jahrhundert.
2 Technische Realisierung: Hier werden die grundlegenden physikalischen Prinzipien der Photovoltaik sowie der innere Photoeffekt erläutert, der die Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie ermöglicht.
3 Solarzellentypen: Dieser Hauptteil detailliert die verschiedenen Zelltypen – monokristallin, polykristallin und Dünnschicht – sowie deren jeweilige Herstellungsprozesse und typische Anwendungsgebiete.
4 Nanotechnologien: Das letzte Kapitel blickt in die Zukunft und beschreibt, wie Nanobeschichtungen und neuartige Nanozellen die Effizienz und Einsatzmöglichkeiten der Photovoltaik optimieren können.
Photovoltaik, Solarzellen, Silizium, Monokristalline Solarzellen, Polykristalline Solarzellen, Dünnschicht, Nanotechnologie, Halbleiter, Photoeffekt, Energiewandlung, Wirkungsgrad, Grätzel-Zelle, Plastiksolarzelle, Erneuerbare Energien, Halbleitertechnik.
Die Arbeit befasst sich mit der Funktionsweise, den verschiedenen Typen und den Herstellungsmethoden von Solarzellen sowie deren Anwendungsgebieten.
Die zentralen Felder sind die Photovoltaik-Technik, der Vergleich zwischen verschiedenen Silizium-basierten Zelltypen und ein Ausblick auf nanotechnologische Innovationen.
Das Ziel ist es, dem Leser ein fundiertes Verständnis für die technologische Realisierung und die Einsatzbereiche heutiger Solarzellentypen zu vermitteln.
Die Arbeit basiert auf einer fundierten Literaturrecherche und der systematischen Beschreibung technischer Produktionsabläufe der Photovoltaik.
Der Hauptteil gliedert sich in die technische Funktionsweise, detaillierte Herstellungsprozesse von drei Hauptzelltypen und deren spezifische Vor- und Nachteile.
Die Arbeit wird durch Begriffe wie Photovoltaik, Wirkungsgrad, Halbleitertechnologie, monokristalline/polykristalline Zellen und Nanotechnologie charakterisiert.
Sie wird als zukunftsweisende Technologie vorgestellt, die durch Nanobeschichtungen oder neuartige Nanozellen (wie die Grätzel-Zelle) die Effizienz steigern kann.
Während monokristalline Zellen meist nach dem CZOCHRALSKI-Verfahren aus Einkristallen gewonnen werden, basieren polykristalline Zellen auf gegossenen Siliziumblöcken, was die Produktion kostengünstiger macht.
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