Lexikon - Solarelektronik - Photovoltaik
A
Abschattung
Die durch Wolken oder Gegenstände, z.B. Kamine, Bäume oder Antennen geworfenen Schatten führen zu Ertragseinbußen der Photovoltaikanlage und teilweise zu Schäden durch hot spots.
Absorptionskoeffizient
Maß für die Stärke der Absorption. Der Absorptionskoeffizient ist abhängig von der Wellenlänge des Lichts.
Akzeptor
Dotieratom, das in einem Halbleiter ein Elektron aufnehmen kann. Für Silizium werden in der Regel Boratome als Akzeptoren verwendet.
Alterung
Auch Degradation genannt. Erniedrigung des Solarzellenwirkungsgrades mit der Dauer der Beleuchtung. Dieser Effekt ist wissenschaftlich noch nicht geklärt. Von der Alterung betroffen sind in der Regel nur amorphe Solarzellen. Laborversuche haben ergeben, daß nach etwa 1.000 Sonnenstunden ein stabiler Sättigungswert für den Wirkungsgrad erreicht wird.
amorphe Solarzelle
Wegen des hohen Absorptionsvermögens des a-Si:H genügen in der Solarzelle Schichten von 0.5 µm Dicke.
amorphes Silizium
(Abk. a-Si:H) Atome in amorphem Material sind unregelmäßig angeordnet (amorph: griech. gestaltlos).
Ampere
(Abk. A) Maßeinheit für die elektrische Stromstärke.
Amperestunde
(Abk. Ah) physikalische Einheit der elektrischen Ladung. Dieses Produkt aus Stromstärke und Zeit gibt die gespeicherte Ladungsmenge in einer Batterie oder einem Akku an.
Antireflexschicht
wenige millionstel Millimeter dünne, transparente Schicht, die Reflexionsverluste minimiert. Licht, das von der Oberfläche der Solarzelle reflektiert wird, kann nicht absorbiert werden und trägt somit nicht zur Stromerzeugung bei. Die Antireflexschicht erhöht bei Solarzellen also die Lichtausbeute und somit den Wirkungsgrad.
a-Si:H.
ist die Abkürzung für wasserstoffhaltiges, amorphes Silizium; amorphe Solarzellen.
Azimutwinkel
Der Azimutwinkel gibt an, um wieviel Grad die Ausrichtung des PV-Generators von der idealen Südausrichtung (0°) nach Westen oder Osten abweicht.
B
Back Surface Field
(Abk. BSF) zusätzliches elektrisches Feld auf der Rückseite der kristallinen Solarzelle, das den Stromertrag erhöht.
Bandlücke
die Bandlücke eines Halbleiters bezeichnet den energetischen Abstand zwischen Valenzband und Leitungsband eines Halbleiters. Sie bestimmt im wesentlichen das Absorptionsverhalten eines Halbleiters.
Becquerel
Alexandre-Edmond, franz. Physiker, entdeckte im Jahre 1839 den photovoltaischen Effekt: Bei Bestrahlung einer Silberelektrode in einem Elektrolyt tritt eine elektrische Spannung auf.
Blockguss-Verfahren
Verfahren zur Herstellung von polykristallinen Silizium Blöcken, bei dem durch kontrolliertes Erstarren Kristalle von bis zu mehreren Zentimetern Breite durch den ganzen Block wachsen. Diese Blöcke haben in der Regel Querschnitte von 30 x 30 cm.
BSF
engl. Back Surface Field
Bypass-Diode
Parallel zu einer Solarzelle geschaltete Diode, die bei Abschattung einer einzelnen Solarzelle (in einer Reihenschaltung) den Strom der übrigen Solarzellen an dieser vorbeileitet.
C
Cadmium-Tellurid
(Abk. CdTe) ein II-VI-Verbindungs-Halbleiter mit einer Bandlücke von 1.45 eV und hohem Absorptionsvermögen.
CdTe
Abk. für Cadmium-Tellurid
CIGS
Abk. Copper Indium Gallium Diselenide engl. für Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid
CIS
Abk. für Copper-Indium-Diselenide, engl. für Kupfer-Indium-Diselenid
c-Si
Abk. crystalline-silicon
D
DC
Abk. direct current, engl. für Gleichstrom
DC-Freischaltstelle
Trenneinrichtung zum Freischalten des Wechselrichters vom PV-Generator.
diffuse Strahlung
die einfallende Sonnenstrahlung teilt sich in einen direkten und einen diffusen Anteil auf. Diffuse Strahlung ist all die Strahlung, die nicht auf geometrisch geradlinigem Weg von der Sonne auf den Beobachtungspunkt fällt.
Diffusion
Bestreben der Ladungsträger, sich gleichmäßig zu verteilen, um ein Konzentrationsgefälle auszugleichen.
direkte Strahlung
Sonneneinstrahlung, die auf direktem Weg von der Sonne die Erdoberfläche erreicht. Zur direkten Sonneneinstrahlung addiert sich die diffuse Strahlung.
Dotieratom
Fremdatome, die eine andere chemische Wertigkeit als das umgebende Material haben. Dotierung.
Dotierung
durch gezielte Zugabe von kleinen Mengen so genannter Dotieratome kann die elektrische Leitfähigkeit erheblich gesteigert werden. Dotierte Halbleiter werden zur Herstellung von pn-Übergängen in Solarzellen und elektronischen Bauteilen verwendet. Akzeptoren; Donatoren.
Driftzelle
in einer Driftzelle befindet sich die gesamte Absorptionszone der Solarzelle im Bereich des elektrischen Feldes der Solarzelle. Die Ladungsträger werden nach ihrer Erzeugung sofort durch das elektrische Feld getrennt und "driften" (Bewegung im elektrischen Feld) in entgegengesetzte Richtungen. Typisches Beispiel für eine Driftzelle ist die amorphe Solarzelle. Diffusionszelle.
Dünnschichtsolarzelle
Bezeichnung für dünne Solarzellen, deren Herstellungsprozeß, die Dünnschichttechnik ohne Wafer auskommt. Die wichtigsten Materialien für Dünnschichtsolarzellen sind a-Si:H, CdTe, CIS, GaAs.
Dünnschichttechnik
Bezeichnung für die Herstellungstechnik dünner Solarzellen, die direkt auf ein kostengünstiges Trägermaterial (Glas, Metallfolie, Plastikfolie) abgeschieden werden. Vorteile der Dünnschichttechnik sind Material- und Energieeinsparungen beim industriellen Herstellungsprozeß, die einfache Dotierbarkeit und die Möglichkeit, großflächige Solarzellen zu produzieren. Die wichtigsten Materialien, die für Dünnschichttechnik geeignet sind, sind: a-Si:H, CdTe, CIS, GaAs.
E
Effizienz
Wirkungsgrad
EFG-Verfahren
Abk. Edgedefined Film Growth, engl. für kantendefiniertes Filmwachstum. Bei diesem Verfahren wird ein achteckiges Rohr aus der Siliziumschmelze gezogen, dessen Kantenlängen etwa 10 Zentimeter beträgt und das bis zu 5 Meter lang sein kann. Das so entstandene polykristalline Rohr wird an den Kanten zersägt und zu 10 × 10 Zentimeter großen Wafer verarbeitet. Vorteile gegenüber dem Blockguß-Verfahren sind ein geringerer Sägeaufwand und geringere Sägeverluste.
EG-Si
Abk. Electronic Grade Silizium, engl. für Silizium mit einem sehr hohen Reinheitsgrad, der in der Chipindustrie erforderlich ist.
Einkristall
zeichnet sich durch eine völlig regelmäßige Anordnung der Atome aus, die sich über den gesamten Materialblock erstreckt. Die Herstellung von Silizium-Einkristallen erfolgt z. B. durch das Czochralsky-Verfahren.
Einspeisevergütung
Vergütung für die Einspeisung von regenerativ erzeugtem elektrischem Strom in das allgemeine Stromnetz.
Einspeisezähler
Energiezähleinrichtung des Energieversorgers zur Ermittlung der eingespeisten Energie; dient der Abrechnung bei netzgekoppelten Anlagen.
elektrisches Feld
übt auf Ladungsträger eine Kraft aus. Elekronen und Löcher bewegen sich aufgrund ihrer unterschiedlichen Ladungen in einem elektrischen Feld in entgegengesetzte Richtungen, können also durch ein Feld getrennt werden. In den meisten Solarzellen erzeugt der pn-Übergang ein elektrisches Feld.
Elektron
negativ geladenes Teilchen.
Elektronen-Loch-Paar
Wird ein Photon von einem Halbleiter absorbiert, dann wird ein Elektron vom Valenzband ins Leitungsband angehoben und "hinterläßt" ein Loch im Valenzband. In der Solarzelle sollten Elektron und Loch möglichst schnell getrennt werden, bevor das Elektron wieder in das Loch des Vanlenzbandes "zurückfallen" kann. Rekombination, Halbleiter.
Energierücklaufzeit
die Zeit, die eine Photovoltaikanlage braucht, um die bei der Herstellung benötigte Energie zu erzeugen.
ENS
Abk. Einrichtung zur Netzüberwachung mit zugeordneten Schaltorgan in Reihe; Sicherheitseinrichtung, welche Netzspannung, -frequenz, -impedanz auf die eingestellten Abschaltgrenzen überprüft und die PV-Anlage im Fall einer Netzanomalie, bzw. Netzausfalls vom öffentlichen Netz trennt.
EVA
Abk. Ethylen-Venyl-Acetat, Folie, die bei der Herstellung zur Verkapselung der Zellen verwendet wird.
F
Farbstoffzelle
photoelektrochemische Solarzellen, bei der Licht von einer atomaren Lage von Farbstoffmolekülen absorbiert wird. Wird nach ihrem Erfinder auch Grätzel-Zelle genannt.
FF
Abk. für Füllfaktor
Float-zone-Verfahren
(Abk. FZ) Zonenschmelzverfahren
frei zugängliche Trennstelle
Einrichtung, die es dem Energieversorger ermöglicht die PV-Anlage vom öffentlichen Netz zu trennen.
Füllfaktor
(Abk. FF) wird mittels FF=Impp × Umpp/Isc × Uoc aus der I-U-Kennlinie berechnet. Er ist ein Maß dafür, wie gut eine Solarzelle in der Lage ist, die durch Licht erzeugten Ladungsträger zu sammeln. Für kristalline Solarzellen liegt der FF im Bereich zwischen 0,7 und 0,8.
FZ
Abk. für float-zone-Verfahren. Zonenschmelzverfahren.
G
GaAS
Abk. für Gallium Arsenid
Gallium Arsenide
(Abbr. for GaAs) Semiconductor consisting of gallium and arsenide. GaAs solar cells with a high degree of efficiency (up to 22 % ) are commonly used in the sector of space technology because of their high resistence against radiation.
Grätzel-Zelle
Farbstoffzelle
Grid
a) engl. für Versorgungsnetz oder Stromnetz. b) Spricht man von Solarzellen, bezeichnet man mit G. die metallische Leiterbahn, die nötig ist, um die an der Oberfläche einer Solarzelle gesammelten Ladungsträger abzuleiten. Ein G. sollte möglichst wenig der Solarzellenoberfläche bedecken und einen möglichst kleinen elektrischen Widerstand haben, um die Leistungsverluste so gering wie möglich zu halten.
H
Halbleiter
Festkörper, der im Gegensatz zu Metallen eine Bandlücke zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband besitzt, in der sich keine Ladungsträger aufhalten dürfen. Die Möglichkeit, die Leitfähigkeit eines Halbleiters durch Dotierung zu beeinflussen, macht ihn für Halbleiterbauelemente (z.B. Solarzellen) interessant. Bei der Absorption von Licht werden Elektronen aus dem Valenzband in das Leitungsband angeregt und es entstehen Elektronen-Loch-Paare.
Hot Spot
entsteht bei Abschattung einer einzelnen Solarzelle in einer Reihenschaltung auf einem Modul. Eine solche Zelle verhält sich wie ein ohmscher Widerstand und kann sich, wenn der Strom der übrigen Zellen hindurchfließt, bis zur Zerstörung erhitzen. Um dies zu vermeiden, werden Bypass-Dioden parallel zu den einzelnen Zellen geschaltet. ohmsche Verluste.
I
Ingot
Block aus polykristallinem Silizium oder monokristallinem Silizium
Inselsystem
Photovoltaiksystem, das ohne Netzkopplung zur Energieversorgung eines isoliert gelegenen Verbrauchers beiträgt, z.B. in den Bergen oder in ländlichen Gegenden.
integrierte Serienverschaltung
findet bei der Herstellung großflächiger Module in der Dünnschichttechnik Verwendung. Während des Herstellungsprozesses wird die noch großflächige Solarzelle mit einem Laserstrahl in einzelne Streifen geschnitten. Eine Verbindung der Vorderseite einer Solarzelle mit der Rückseite der Nachbarzelle ergibt die Serienschaltung. Die Möglichkeit der integrierten Serienverschaltung ist neben der Materialersparnis ein Hauptvorteil der Dünnschichttechnik.
Intensität
physikalische Messgröße für die einfallende Strahlungsleistung pro Fläche. Wird in Einheiten Watt/m2 gemessen.
intrinsisch
Bezeichnung für das elektronische Verhalten eines undotierten Halbleiters im Gegensatz zum dotierten Halbleiter. Dotierung.
Ion
positiv (Kation) oder negativ (Anion) geladenes Atom oder Molekül. Ionen übernehmen im Elektrolyt den Stromtransport.
Isc
engl. short circuit current, Kurzschlußstrom
ITO
Abk. für Indium-Tin-Oxide, engl. für Indium-Zinn-Oxid
I-U-Kennlinie
stellt das charakteristische Verhalten einer Solarzelle dar. Dabei wird der Solarzellenstrom über der angelegten Spannung aufgetragen. Aus der I-U-K. können die wichtigsten Solarzellenkenngrößen bestimmt werden: Füllfaktor, Kurzschlußstrom, offene Klemmenspannung, Wirkungsgrad.
J
Jahresgang
stellt die Leistungsabgabe einer Photovoltaikanlage in Abhängigkeit der Jahreszeit dar.
K
Kapselung
witterungsbeständiger Schutz eines Moduls. Hierfür finden z.B. Glas oder Laminat Verwendung.
Kathode
negativ geladene Elektrode in einer photoelektrochemischen Solarzelle. An der Kathode findet der elektrische Übergang vom Halbleiter zum flüssigen Elektrolyt statt.
Kilowatt-peak
(Abk. kWp), 1kWp=1.000 Watt-peak. Watt-peak
Kilowattstunde
(Abk. kWh), 1kW=1.000 Watt. Maßeinheit der elektrischen Energie.
Kokille
extrem hitzebeständiger Schmelztigel aus Quarz, aus dem im Czochralski-Verfahren Siliziumeinkristalle gezogen werden.
Konzentratorsolarzellen
Solarzellen, auf die mit Hilfe von Spiegeln oder Linsen konzentriertes Sonnenlicht fällt. Ein Nachteil ist die Notwendigkeit der Nachführung, weil der Brennpunkt immer auf der Solarzelle liegen muss.
Korngrenzen
Randbereiche zwischen einzelnen Kristallen von polykristallinem Silizium. K. wirken sich als Hindernisse für den Transport von elektrischer Ladung aus. Deshalb sind die Wirkungsgrade einkristalliner Solarzellen in der Regel höher als die polykristalliner Zellen. Einkristall.
kostendeckende Vergütung
(Abk. kV), Abnahme des regenerativ erzeugten Stromes durch einen Stromversorger gegen Zahlung eines Betrages pro Kilowattstunde ins Netz eingespeisten Stroms an den Erzeuger. Der Vergütungsbetrag wird dabei so gewählt, daß die Photovoltaikanlage sich innerhalb eines festgelegten Zeitraumes amortisiert. Amortisationszeit.
kristallines Silizium
monokristallines Silizium
Kupfer-Indium-Diselenid
Verbindungshalbleiter, der wegen seiner hohen Absorption in Dünnschichtsolarzellen eingesetzt wird. K. hat eine Bandlücke von 1,0 eV. Solarzellen aus K. erreichen Wirkungsgrade bis zu 15,4%. Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid
Kurzschlussstrom
(Abk. Isc), der Strom, den eine Solarzelle liefert, wenn beide Klemmen ohne jeden zusätzlichen Widerstand verbunden werden (Kurzschluß). I-U-Kennlinie.
kV
Abk. für kostendeckende Vergütung
kWh
Abk. für Kilowattstunde
kWp
Abk. für Kilowatt-peak, Watt-peak.
L
Laminat
Werkstoff, der zur Kapselung von Modulen dient, z.B. EVA oder Tedlar. Beim laminieren wird das Modul in durchsichtige Folien eingeschweißt.
Leitfähigkeit
herrscht in einem Metall oder Halbleiter ein elektrisches Feld, so stellt sich proportional dazu eine Stromdichte (=Strom pro Querschnittsfläche des Leiters) ein. Der Proportionalitätsfaktor wird Leitfähigkeit genannt. Er ist also ein Maß dafür, wie gut ein Material den elektrischen Strom leitet. Einheit S/cm.
Leitungsband
durch Wechselwirkung vieler Atome kommt es in Halbleitern zur Ausbildung eines Leitungsbandes und eines Valenzbandes, welche durch eine Bandlücke getrennt sind. Elektronen können sich im L., Löcher im Valenzband frei bewegen, z.B. unter Einfluss eines elektrischen Feldes oder durch Diffusion. Elektronen-Loch-Paar.
Lichtquanten
Photon
light trapping
engl. für Lichtfalle. Das in eine Solarzelle eingedrungene Licht wird durch Reflexion an inneren Grenzflächen daran gehindert, diese zu verlassen, bevor es absorbiert werden kann. Interessant besonders für Dünnschichtsolarzellen. Oberflächenstrukturierung.
Loch
positiv geladenes Teilchen, das in einem Halbleiter bei der Absorption von Licht gleichzeitig mit einem Elektron entsteht. Das L. kann als eine wandernde Elektronen-Fehlstelle im Valenzband des Halbleiters verstanden werden. Elektronen-Loch-Paar, Leitungsband.
Lochsäge
das Sägeblatt einer L. ist ein sehr dünnes Stahlblech, das wie ein Trommelfell über eine drehbare Trommel gespannt wird. Das Stahlblech hat im Zentrum ein Loch, dessen Rand mit Diamantsplittern besetzt ist. Mit einem solchen dünnen Sägeblatt betragen die Schnittverluste nur 0,2 bis 0,3 Millimeter.
M
Majoritätsladungsträger
Bezeichnung der Ladungsträgerart eines Halbleiters, die je nach Dotierung häufiger vorkommt. Bei p-Dotierung sind die M. die Löcher, bei n-Dotierung sind es die Elektronen.
Maximum Power Point
(Abk. MPP) engl. für Punkt maximaler Leistung. An diesem Punkt der I-U-Kennlinie einer Solarzelle kann die maximale Leistung entnommen werden. Durch MPP-Tracking kann dieser Punkt in jedem Betriebszustand gefunden und eingestellt werden.
Minoritätsladungsträger
Bezeichnung der Ladungsträgerart eines Halbleiters, die je nach Dotierung seltener vorkommt. Bei p-Dotierung sind die M. die Elektronen, bei n-Dotierung sind es die Löcher.
MIS Zelle
Abk. für Metal-Insulator-Silicon, engl. für Metall-Isolator-Silizium. Dieser Solarzellentyp enthält im Unterschied zu den konventionellen Solarzellen keinen pn-Übergang. Die Funktion der Ladungstrennung erfüllt hier eine elektrische Inversionsschicht aus Siliziumdioxid mit eingebauten Cäsiumatomen. Der Vorteil liegt in der Vereinfachung des Herstellungsprozesses, bei der keine Hochtemperaturschritte zur Dotierung benötigt werden.
Modul
Verschaltung von mehreren Solarzellen, die witterungsbeständig verkapselt eine Grundeinheit für Photovoltaik-Anlagen bilden.
Modulwirkungsgrad
siehe Wirkungsgrad
monokristallines Silizium
Bezeichnung für Silizium, das in Form von Einkristallen vorliegt.
MPP
engl. Abk. für Maximum Power Point. Siehe MPP-Tracking
MPP-Tracking
Nachregeln der Leistungsentnahme, so daß eine PV Anlage ständig am Maximum Power Point betrieben wird. Dies vermeidet elektrische Leistungsverluste. Gehört zur Ausstattung eines Ladereglers und eines Wechselrichters.
multikristallines Silizium
polykristallines Silizium
N
Nachführung
durch N. wird die Ausrichtung der Solarzellen ständig dem aktuellen Sonnenstand so angepaßt, daß die Sonnenstrahlung senkrecht auf die Solarzelle fällt. Konzentratorsolarzellen.
n-Dotierung
Dotierung
Neigungswinkel
Winkel zwischen der Solarzelle und der Horizontalen/Waagerechten. Je nach Breitengrad des Aufstellungsortes der Photovoltaikanlage gibt es einen unterschiedlichen optimalen Neigungswinkel.
Nennleistung
maximal mögliche Leistungsabgabe eines Moduls, bei senkrechter Bestrahlung der Oberfläche mit einem AM 1.5 Sonnenspektrum. Wird in Einheiten von Watt-peak (Abk. Wp) gemessen.
Netzimpedanz
Unter der Netzimpedanz versteht man den komplexen Wechselstomwiderstand des öffentlichen Netzes, welcher maßgeblich vom Niederspannungstrafo vorgegeben wird; wird der Niederspannungstrafo aufgrund einer Störung, bzw. Wartung, abgeschaltet, hat dies einen sprunghaften Anstieg der Netzimpedanz zur Folge; dieser Umstand wird z.B. bei der Netzimpedanzüberwachung einer ENS ausgenutzt.
Netzkopplung
Anschluß der Photovoltaikanlage über einen Wechselrichter an das Netz des Sromversorgers zwecks vollständiger oder teilweiser Einspeisung des photovoltaisch erzeugten Stroms. Netzgekoppelte Photovoltaikanlagen benötigen keinen Energiespeicher. kostendeckende Vergütung.
O
Oberflächenstrukturierung
auch Textur genannt. Gezieltes Aufrauhen der Solarzellenoberfläche durch mechanische oder chemische Verfahren. Dies erlaubt eine verbesserte Einkopplung des einfallenden Sonnenlichtes. Bei kristallinen Solarzellen geschieht dies z.B. durch die kontrollierte Herstellung von umgedrehten Pyramidenstrukturen.
offene Klemmenspannung
(Abk. Voc), elektrische Spannung einer Solarzelle, deren beiden Pole nicht miteinander verbunden sind, zwischen denen also kein Strom fließt.
ohmsche Verluste
fließt Strom durch einen Widerstand, so wird elektrische Energie in Wärme umgewandelt und geht dadurch verloren, man spricht von o..
open circuit voltage
(Abk. Voc) engl. für offene Klemmenspannung
P
Parallelwiderstand
parallel zur Solarzelle liegender ohmscher Widerstand. Verringert den Wirkungsgrad der Solarzelle und sollte idealerweise möglichst groß sein.
Passivierung
an jeder Halbleiteroberfläche befinden sich offene Bindungen, weil der nächste Atomnachbar fehlt. Diese beschleunigen die Rekombination der Ladungsträger dramatisch, wenn sie nicht durch die P. unschädlich gemacht werden. Die einfachste Form der Passivierung ist eine SiO2-Schicht auf der Halbleiteroberfläche.
p-Dotierung
siehe Dotierung
Performance Ratio
Bewertungskriterium für Photovoltaikanlagen, das unabhängig von der Ausrichtung der Photovoltaikanlage und der Globalstrahlung ist. Das P. ist definiert als das Verhältnis zwischen dem tatsächlichen Ertrag der Photovoltaik-Anlage und dem theoretisch mögliche Energieertrag.
Photoeffekt
siehe Dotierung
photoelektrochemische Solarzelle
Solarzelle, die auf der Basis eines Elektrolytes arbeitet. Die Absorption und der Transport der Ladungsträger ist in dieser Zelle entkoppelt: Die Absorption findet in der Sensibilisierungsschicht statt, im Elektrolyt findet der Ladungstransport durch Ionen statt.
Photon
Lichtteilchen, das sich in Form eines Energiepaketes mit Lichtgeschwindigkeit bewegt und in einer Solarzelle seine Energie zur Erzeugung von Elektronen-Loch-Paaren abgeben kann.
Photovoltaik
(Abk. PV) ist die Technik, mit deren Hilfe Sonnenenergie (Photonen) durch Solarzellen in elektrische Energie (Strom) umgewandelt wird.
photovoltaisches Prinzip
beschreibt die Entstehung einer elektrischen Spannung in einem Halbleiter, einem Farbstoffmolekül o.ä., wenn bei Einstrahlung von Licht (Photonen) Ladungsträger angeregt werden. Extrahiert man die Ladungsträger, so kann man elektrische Energie in Form von Strom gewinnen. Das p.P. wurde von Becquerel entdeckt.
pn-Übergang
entsteht, wenn ein p-dotierter mit einem n-dotierten Halbleiter in Kontakt kommt. In der Übergangszone entsteht durch Diffusion der jeweiligen Majoritätsladungsträger eine Raumladungszone, die ein elektrisches Feld zur Folge hat. Dieses kann Elektronen-Loch-Paare trennen.
polykristallines Silizium
besteht aus kleinen zusammenhängenden Kristallen, die eine Größe von einigen Millimetern bis Zentimetern haben. Ein gebräuchliches Herstellungsverfahren ist das Blockguß-Verfahren.
PV
Abk. für Photovoltaik.
Q
Quantenausbeute
die Q. einer Solarzelle beschreibt das Verhältnis zwischen der Anzahl der gesammelten Elektronen und der Anzahl der eingestrahlten Photonen in Abhängigkeit von der Wellenlänge.
R
Raumladungszone
Bereich, in dem um einen pn-Übergang herum Ladungen infolge des Konzentrationsgefälles von der n-dotierten Seite in die p-dotierte Seite (und umgekehrt) diffundieren und in dem sich ein elektrisches Feld ausbildet.
Reflexionsverluste
Licht, das von der Oberfläche der Solarzelle reflektiert wird und damit nicht mehr zur Stromerzeugung beitragen kann.
Rekombination
("Wiederverbindung") treffen zwei Ladungsträger entgegengesetzten Vorzeichens (Elektronen und Löcher) aufeinander, so löschen sie sich aus, sie rekombinieren. In der Solarzelle rekombinierte Ladungsträger können nicht mehr zum elektrischen Strom beitragen.
Roll-to-roll Prozess
billiger industrieller Produktionsprozeß für Dünnschichtsolarzellen auf Metall- oder Plastikfolie. Dabei wird das flexible Substrat von einer Rolle abgewickelt, in den Prozeßkammern beschichtet und am anderen Ende einer solchen Produktionslinie wieder aufgerollt.
S
Sensibilisierungsschicht
lichtabsorbierende Schicht einer photoelektrochemischen Solarzelle.
Serienwiderstand
ohmscher Widerstand, der in Reihe (in Serie) mit der Solarzelle geschaltet ist. Er entsteht an Kontaktschichten, TCO, sowie Grids und sollte möglichst klein sein, um ohmsche Verluste zu vermeiden.
Shunt-Widerstand
engl. für Parallelwiderstand
Silizium
chemisches Element, das vier Bindungen mit Nachbar-Atomen eingehen kann. S. ist der Halbleiter, der bisher für die Halbleiterindustrie und die Photovoltaik die wichtigste Rolle spielt. Der Rohstoff Siliziumoxid (Sand) kann zu monokristallinem, polykristallinem oder amorphem Silizium verarbeitet werden.
Solarenergie
im engeren Sinne die Energie, die von der Sonne in Form von Photonen zur Erde gelangt.
Solar Home System
kleines, einfach ausgestattetes photovoltaisches Inselsystem, das aus Photovoltaik-Modulen, Laderegler und einem Energiespeicher (Batterie) besteht. Einsatzgebiete sind sonnenreiche Entwicklungsländer, aber auch andere netzferne Bereiche wie Berghütten. Ein S. reicht zur Deckung eines Bedarfs von wenigen Kilowattstunden pro Tag aus.
Solarkonstante
Wert der maximalen eingestrahlten Leistung pro Fläche außerhalb der Erdatmosphäre. Die S. hat einen Wert von ca. 1.367 Watt/m².
Solarmodul
siehe Modul
Solarsilizium
Siliziumkristalle mit einem für Photovoltaikanwendungen genügend hohen Reinheitsgrad. Im Gegensatz dazu ist das in der Chipindustrie verwendete Silizium von noch höherer Reinheit. Herstellungsverfahren sind zum Beispiel Blockguß-Verfahren, Czochralsky-Verfahren, EFG-Verfahren.
Solarthermie
Nutzung der Sonnenenergie zur direkten Erzeugung von Wärme. Der entsprechende Energiewandler wird Sonnenkollektor genannt.
Solarzelle
elektronisches Bauteil, das absorbiertes Licht direkt in elektrische Energie (Strom) umwandeln kann.
Sonnenäquivalentstunden
teilt man den Jahresertrag (in kWh) einer Photovoltaikanlage durch ihre maximal mögliche Leistung (kWp), erhält man die S. eines Jahres.
Sonnenkollektor
wandelt absorbiertes Sonnenlicht direkt in Wärme um. Diese wird durch eine Flüssigkeit mit hoher Wärmekapazität (z. B. Wasser oder Öl) aufgenommen, transportiert, und in einem Wärmetauscher abgegeben Solarthermie.
Sonnensimulator
Gerät zur künstlichen Erzeugung des Sonnenspektrums mit Hilfe spezieller Lampen. Für unsere Breiten verwendet man ein AM 1.5-Spektrum.
Sonnenspektrum
spektrale Intensitätsverteilung der Sonnenstrahlung. Das Sonnenspektrum, welches man an der Erdoberfläche beobachtet, wird stark von der Atmosphäre beeinflußt.
Sonnenstunden
Anzahl der Stunden pro Jahr, in denen die Sonnenstrahlung auf die Erdoberfläche fällt, ohne durch Wolken verschattet zu werden.
Spannung
Maß für die Differenz der Stärke des elektrischen Feldes zwischen zwei Punkten, z. B. den beiden Polen einer Batterie. Die S. ist die Ursache des elektrischen Stromes. Wird in Einheiten von Volt (Abk. V) gemessen.
Standard Test Bedingungen
Messung der I-U-Kennlinie unter einem AM 1.5-Sonnenspektrum bei einer Temperatur von 25°C und 1000W/m² Einstrahlung.
Standard Test Conditions
(Abk. STC) engl. für Standard Test Bedingungen
STC
engl. für Standard Test Conditions. Standard Test Bedingungen
String
Bezeichnung für mehrere in Reihe geschaltete Solarzellen eines Moduls.
Substrat-Solartechnik
mechanisch stabiles Trägermaterial, das außerdem als Wachstumsgrundlage für Solarzellen dient. Beispiele sind Glas, Metall- und Kunststoffolie.
Systemwirkungsgrad
Bruchteil der eingestrahlten Sonnenenergie, der als elektrische Energie auf der Wechselstromseite für den Verbraucher nutzbar ist. Im S. sind alle Verluste der einzelnen Systemkomponenten berücksichtigt.
T
Tagesgang
stellt die Leistungsabgabe einer Photovoltaikanlage in Abhängigkeit der Uhrzeit (und damit den Stand der Sonne) eines Tages dar.
Tandemsolarzelle
Solarzelle, die aus zwei übereinandergestapelten Zellen besteht. Besonders einfach lassen sich T. mit der Dünnschichttechnik herstellen.
TCO
engl. für Transparent Conductive Oxide
Tedler
Kunststoffolie, die bei der Laminierung (Laminat) von Modulen verwendet wird.
Temperaturkoeffizient
gibt an, um wieviel sich der Wirkungsgrad einer Solarzelle pro Grad Celsius verkleinert, wenn die Temperatur erhöht wird. Da kristalline Solarzellen einen vergleichbar hohen T. haben, sollten Module, die aus kristallinen Solarzellen bestehen, immer ausreichend hinterlüftet werden.
Textur
Oberflächenstrukturierung
Theoretischer Wirkungsgrad
Wirkungsgrad einer Solarzelle unter idealen Bedingungen
Total area
engl. für Gesamtfläche. Spielt bei der Bestimmung des Wirkungsgrades von Solarmodulen eine Rolle.
Tracker
Mechanik zur optimalen Ausrichtung des PV-Generators, in Abhängigkeit des Sonnenstandes; kann ein-, bzw. zweiachsig ausgeführt sein.
Transparent Conductive Oxide
(Abk. TCO), engl. für transparentes leitfähiges Oxid. Findet als leitfähige Fensterschicht in der Dünnschichttechnik Verwendung sowie bei photoelektrochemischen Solarzellen. Zink-Oxid, Indium-Zinn-Oxid.
Tripelsolarzelle
Solarzelle, die aus drei übereinander gestapelten Zellen besteht, die unterschiedliche spektrale Bereiche des Sonnenspektrums absorbieren. Besonders einfach lassen sich T. mit der Dünnschichttechnik herstellen. Tandemsolarzelle, Stapelsolarzelle.
V
Valenzband
Leitungsband
Verbindungshalbleiter
Halbleiter, der aus einer Verbindung von zwei oder mehreren chemischen Elementen besteht.
Voc
Abk. für open circuit voltage, engl. für Leerlaufspannung.
W
Wafer-Solartechnik
Bezeichnung für eine dünne Scheibe aus Halbleitermaterial. Wird als Trägermaterial zur Herstellung von Computerchips und Solarzellen verwendet. Die Scheiben werden in der Regel von Halbleiterblöcken gesägt und sind 0,2 bis 0,3 Millimeter dick.
Watt-Peak
(Abk. Wp), Maß für die Leistungsfähigkeit von Solarzellen und Modulen. Dabei wird die maximal abgegebene elektrische Leistung bei senkrechter Einstrahlung eines AM 1.5 Sonnenspektrums gemessen. Modulpreise werden üblicherweise in DM/Wp angegeben.
Wechselrichter-Solartechnik
Wandelt den Gleichstrom der Solarzellen in Wechselstrom um. Der W. entnimmt der PV-Anlage die Leistung am Maximum Power Point.
Wechselstrom
Strom, dessen Polarität ständig wechselt. In unserem Stromnetz liegt z. B. ein W. mit einer Frequenz von 50 Hz (Hertz) an, d. h. er nimmt in einer Sekunde 50 Mal einen negativen bzw. einen positiven Wert an. Erzeugung durch Generator oder Wechselrichter.
Wellenlänge
faßt man Licht als Welle auf, dann ist der Abstand zweier Wellenberge voneinander die W. und ist charakteristisch für eine bestimmte Energie des Lichtes. Für sichtbares Licht liegen die Wellenlängen zwischen 0.3 und 0.8 µm (sprich: Mikrometer). 1 µm ist der tausendste Teil eines Millimeters.
Wp
Abk. für Watt-Peak.
Z
Zellenwirkungsgrad
Wirkungsgrad
Zink-Oxid
transparentes Halbleitermaterial mit hoher Leitfähigkeit. Es kommt zum Einsatz z.B. als transparente Kontaktschicht für Dünnschichtzellen oder Farbstoffzellen.
ZnO
Abk. für Zink-Oxid
Zonenschmelzverfahren
Verfahren zur Herstellung von hochreinem kristallinem Silizium. Bei diesem Verfahren wird ein polykristalliner Stab an einem Ende aufgeschmolzen. Den schmalen aufgeschmolzenen Bereich läßt man langsam von einem Ende des Stabes zum anderen wandern, wobei beim Erstarrungsvorgang kristallines Silizium entsteht. Ein großer Vorteil dieses Verfahrens ist, daß sich Verunreinigungen im aufgeschmolzenen Bereich anreichern und so aus dem Kristall herausgespült werden.