Wie entsteht Solarstrom? – Die Frage des Tages


An der Erzeugung von elektrischem Strom hatten Solaranlagen im vergangenen Jahr in Deutschland einen Anteil von etwa viereinhalb Prozent. Den größten Anteil hatten – wie auch in den Vorjahren – Braunkohlekraftwerke. Sie lieferten ungefähr ein Viertel des elektrischen Stroms. In Kohlekraftwerken wird die Kohle verbrannt, um Turbinen anzutreiben. Mit Hilfe eines Generators wird die mechanische in elektrische Energie umgewandelt. Wie aber entsteht der Solarstrom?

Antwort: Solaranlagen, mit denen Strom erzeugt wird, werden als Photovoltaikanlagen bezeichnet. Der Begriff Photovoltaik enthält das griechische Wort für Licht (photo) und den Nachnamen des italienischen Physikers Alessandro Volta (1745 bis 1827), auf den auch die Bezeichnung Volt als Maßeinheit für die elektrische Spannung zurückgeht. Das Phänomen, dass sich mit Hilfe des Sonnenlichts elektrische Energie gewinnen lässt, verbinden Fachleute mit dem Ausdruck „photoelektrischer Effekt“. Er steht für einen Vorgang, bei dem Lichtteilchen, sogenannte Photonen, auf Materie treffen. Die Energie wird von Elektronen, das heißt elektrisch geladenen Teilchen in der Hülle von Atomen, aufgenommen – mit der Folge, dass sie in einen angeregten Zustand versetzt oder ganz aus ihrer Bindung herausgelöst werden. Wenn negativ geladene Elektronen ihren Aufenthaltsort verlassen können, heißt das, dass ein elektrischer Strom fließen kann. Dort, wo das Elektron war, bleibt eine positiv geladene Stelle zurück, ein „Loch“. Auch positiv geladene Löcher können zum Stromfluss beitragen. Die klassische Silizium-Solarzelle besteht aus zwei dünnen, übereinanderliegenden Schichten, die aufgrund der Zugabe von Phosphor- beziehungsweise Boratomen unterschiedliche elektrische Eigenschaften haben. Am Übergang zwischen diesen beiden Schichten baut sich ein elektrisches Feld auf. Wenn Licht auf die Solarzelle trifft, führt dies dazu, dass sich Paare aus negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Löchern verschieben. Normalerweise würden sie sich unmittelbar nach der Freisetzung wieder vereinigen. In der Solarzelle wird dies jedoch durch das elektrische Feld verhindert. Die Folge ist, dass die Siliziumschichten einen Plus- und einen Minuspol bilden. Zwischen den Metallkontakten auf der Ober- und der Unterseite der Zelle entsteht eine Spannung.

Ein Beitrag unserer/s Leserin/s Inge Lehr aus Berlin.

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(Beitrag 1-2013-161-1805-6)

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