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Absorber
Teil des Sonnenkollektors, der die einfallende Sonnenstrahlung absorbiert, sie in thermische Energie umwandelt und dem Wärmeträger zuführt.
Absorberbeschichtung, hochselektiv
Solar-Absorber sind zur Steigerung der Effektivität hochselektiv beschichtet. Durch diese speziell aufgebrachte Beschichtung wird die Absorption (Strahlungsaufnahme) für das einfallende Sonnenlichtspektrum sehr hoch gehalten (ca. 94%). Die Emission (Abstrahlung) der langwelligen Wärmestrahlung wird weitgehend vermieden. Die hochselektive Schwarzchrom- Beschichtung ist sehr beständig.
Absorptionsgrad
Ein Absorptionsgrad 1 besagt: Die auftreffende Strahlung wird 100% absorbiert. Ein schwarzer Absorber mit einem Alpha-Wert von 0,94 reflektiert somit 6% der auftreffenden Strahlung.
Azimut des Kollektors
Der Winkel, in dem der Kollektor aus der Südrichtung gedreht ist, Azimut 180 bedeutet: Der Kollektor ist direkt nach Süden ausgerichtet.
Bestrahlungsstärke
Als Bestrahlungsstärke bezeichnet man den Strahlungsfluss, der von einer Flächeneinheit empfangen wird. Ihre Einheit wird in W/m² gemessen.
Diffuse Strahlung
Sonnenstrahlung, die nach Streuung durch die Bestandteile der Erdatmosphäre auf eine Fläche trifft.
Emissionsgrad
Dieser gibt an, in welcher Größenordnung der Absorber Wärme abstrahlt. Ein Emissionsgrad von 0 besagt, dass der Absorber keine Energie durch Abstrahlung an die Umgebung verliert.
Konversionsfaktor
Er gibt die vom Wärmeträger abgeführten Wärmemengen an, bezogen auf die in der Eintrittsebene gemessene Strahlungsenergie, wenn die Wärmeträgertemperatur gleich der Temperatur der Umgebungsluft ist.
Konvektion
Konvektion erzeugt Energieverluste, hervorgerufen durch eine Temperatur -differenz zwischen der Glasscheibe des Kollektors und des heißen Absorbers. Diese Energieverluste entstehen durch Luftzirkulation.
Nutzwärmeleistung
Differenz zwischen der absorbierten Sonnenstrahlung und den Wärmeverlusten des Kollektors.
Reflektierte Sonnenstrahlung
Die von der Umgebung auf eine Fläche gestreute, direkte und diffuse Strahlung.
Wärmeträgerflüssigkeit
Sie nimmt im Kollektor die absorbierte Wärme auf und transportiert diese zum Verbraucher. Die Wärmeträgerflüssigkeit ist bis zu -40°C frostsicher und schützt die Solaranlage durch Inhibitoren vor Korrosion.
Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad eines Solarkollektors ist das Verhältnis aus abgeführter Leistung des Kollektors zu zugeführter Leistung der Solarstrahlung. Einflussgrößen sind u. a. die Umgebungs- und Absorbertemperatur.
Photovoltaik - was ist das?
Das Wort Photovoltaik ist eine Zusammensetzung aus dem griechischen Wort für Licht und dem Namen des Physikers Alessandro Volta. Es bezeichnet die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen.
Wie funktioniert eine Solarzelle?
Solarzellen bestehen aus verschiedenen Halbleitermaterialien. Halbleiter sind Stoffe, die unter Zufuhr von Licht oder Wärme elektrisch leitfähig werden, während sie bei tiefen Temperaturen isolierend wirken. Über 95% aller auf der Welt produzierten Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium. Silizium bietet den Vorteil, dass es als zweithäufigstes Element der Erdrinde in ausreichenden Mengen vorhanden und die Verarbeitung des Materials umweltverträglich ist.
Zur Herstellung einer Solarzelle wird das Halbleitermaterial "dotiert". Damit ist das definierte Einbringen von chemischen Elementen gemeint, mit denen man entweder einen positiven oder negativen Ladungsüberschuss im Halbleitermaterial erzielen kann.
Werden zwei unterschiedlich dotierte Halbleiterschichten gebildet, entsteht an der Grenzschicht ein so genannter p-n-Übergang. An diesem Übergang baut sich ein inneres elektrisches Feld auf, das zu einer Ladungstrennung der bei Lichteinfall freigesetzten Ladungsträger führt. Über Metallkontakte kann eine elektrische Spannung abgenommen werden. Wird der äußere Kreis geschlossen, d.h. ein Verbraucher angeschlossen, fließt Gleichstrom.
Eigenschaften einer Solarzelle
Die an Solarzellen abnehmbare Spannung ist abhängig vom Halbleitermaterial. Bei Silizium beträgt Sie etwa 0,5V. Die Klemmenspannung ist nur schwach von der Lichteinstrahlung abhängig, während die Stromstärke bei höherer Beleuchtungsstärke ansteigt.
Bei einer 100 cm² großen Siliziumzelle erreicht die maximale Stromstärke unter Bestrahlung von 1000W/m² etwa einen Wert von 2A.
Die Leistung einer Solarzelle ist temperaturabhängig. Höhere Zelltemperaturen führen zu niedrigeren Leistungen und damit zu einem schlechteren Wirkungsgrad . Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel der eingestrahlten Lichtmenge in nutzbare elektrische Energie umgewandelt wird.
Je nach Kristallart unterscheidet man drei Zelltypen: monokristallin, polykristallin und amorph. Zur Herstellung von monokristallinen Siliziumzellen benötigt man hochreines Silizium.
Monokristalline Zellen
Monokristalline Zellen haben derzeit den höchsten Wirkungsgrad aller Solarmodule. Sie wandeln bis zu 18% des einfallenden Sonnenlichts in Strom um.
Monokristalline Solarzellen sind für Ihre über Jahre konstante Leistung bekannt und werden deshalb im professionellen Bereich bevorzugt.
Polykristalline Zellen
Polykristalline Zellen haben einen ähnlich hohen Wirkungsgrad wie die Monokristallinen, sind aber wegen der weniger aufwendigen Herstellung etwas kostengünstiger.
Durch die sichtbaren Korngrenzen im Siliziumkristall haben sie das auffälligste Erscheinungsbild.
Amorphe Zellen
Amorphe Zellen, auch Dünnschichtzellen genannt, sind in Ihrem Aufbau nicht mit kristallinen Zellen vergleichbar. Der Herstellungsprozess ist weitgehend automatisiert und verspricht dadurch das höchste Kostenreduktionspotential..
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