Solarzellen auf einen Blick
- Solarzellen wandeln Sonnenund anderes Licht in elektrischen Strom.
- Für die Nutzung von Sonnenenergie werden Solarzellen in einem Solarpanel zusammengefasst.
- Die Zellen liefern eine elektrische Spannung, die von der Beleuchtung und der elektrischen Last abhängt.
- Durch eine geeignete Verschaltung lassen sich auch höhere Spannungen oder grössere Ströme erzeugen.
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Wie funktionieren Solarzellen?
Solarzellen heissen die Elemente eines Solarpanels, die das Sonnenlicht in elektrischen Strom wandeln. Die meisten Zellen werden aus Silizium hergestellt, einem Halbleitermaterial, das auch für elektronische Bauelemente wie Transistoren und Computerchips gebraucht wird. Der klassische Herstellungsprozess erfordert monokristallines Silizium in der Grösse der Solarzellen. Die Produktion eines entsprechend grossen Silizium-Kristalls ist aufwändiger als die Herstellung polykristallinen Siliziums, allerdings weisen monokristalline Solarzellen bisher den höchsten Wirkungsgrad aller Technologien auf.
Bei der Produktion von Solarzellen ist es aber auch schon gelungen vollständig auf kristallines Silizium zu verzichten und die Energiewandler aus amorphen Strukturen aufzubauen. Diese besitzen den Vorteil, dass sie in dünnen Schichten auf Trägerstrukturen wie zum Beispiel Glas aufgebracht werden können und dadurch die Konstruktion transparenter Solarzellen erlauben. Die Module für Solarenergie lassen sich auch aus anderen Halbleitermaterialien herstellen, unter anderem aus Gallium-Arsenid, das zum Beispiel bei der Produktion von Leuchtdioden eine wichtige Rolle spielt.
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Eigenschaften von Solarzellen
Es ist inzwischen aber ebenfalls möglich, Solarzellen herzustellen, die ganz auf Halbleitermetalle verzichten. Eine derartige Technologie liefert die organischen Solarzellen, die sogar die Herstellung flexibler Strukturen erlauben. Völlig neuartig sind Solarzellen, die in Form einer Farbe auf beliebige Oberflächen aufgebracht werden können. Diese neue Technologie weist zwar noch einen sehr geringen Wirkungsgrad von etwa einem bis zwei Prozent auf. Dem steht allerdings ein ebenfalls sehr geringer Installationsaufwand gegenüber und es ist davon auszugehen, dass der Wirkungsgrad dieser jungen Technologie sich noch steigern lässt.
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Solarzellen – über die Hersteller
Entsprechend ihrer Bedeutung werden die Solar-Zellen von vielen verschiedenen Herstellern produziert. Durch den starken Preisverfall und die chinesische Konkurrenz, die unter anderem auf Grund niedriger Lohnkosten Tiefstpreise offerieren kann, findet allerdings seit 2011 eine Marktbereinigung statt. Einige Unternehmen mussten bereits aufgeben oder sind aufgekauft worden. Letzteres Schicksal traf zum Beispiel die deutsche Firma Solon aus Berlin. Oerlikon und Bosch haben sich inzwischen von ihren Solarenergiesparten getrennt. Die sehr erfolgreiche SolarWorld AG konnte sich dagegen bisher behaupten.
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Solarzellen Preise und Kosten
Wie bei anderen Bauteilen der Halbleiterindustrie sind auch die Preise für Solarzellen starken Schwankungen unterworfen. Solarzellen werden in der Regel allerdings nicht einzeln verkauft, sondern als einbaufertige Solarmodule. Eine Ausnahme bildet der Elektronikversand Conrad. Hier sind auch einzelne Zellen für Solarenergie zu einem derzeitigen Preis zwischen rund 14 und 75 Franken pro Watt Nennleistung erhältlich.
Zusammenfassung
Die Solarzelle ist der eigentliche Energiewandler in einem Solarpanel. Die meisten Solarzellen werden aus kristallinem Silizium hergestellt. Die verschiedenen Produktionsverfahren liefern Solarzellen mit unterschiedlichem Wirkungsgrad. Auch die Kosten einer Solarzelle sind vom Produktionsverfahren abhängig, so dass die höheren Kosten der effizienteren Zellen gegen den grösseren Energieeintrag abgewogen werden müssen.