Solarzellen und Photovoltaikanlagen. Grundlagen, Technologien und Materialien

Bachelor Thesis , 2015 , 45 Pages

Economics - Innovation economics

Diese Arbeit beschäftigt sich mit den Grundlagen der solaren Energiegewinnung, sowie die verschiedenen am Markt erhältlichen Zelltechnologien und Halbleitermaterialien. Ziel der Arbeit ist es durch Vergleiche und Analysen, Vor- und Nachteile der beschriebenen Solarzellentypen aufzuzeigen. Darüber hinaus wird für ein gewähltes reales Beispiel eine objektive Bewertung durchgeführt und eine Variante priorisiert.

Im ersten Teil werden Verbreitung, Funktionsprinzipien und Herstellungsprozesse von Solarzellen repräsentiert, um ein Grundverständnis zu schaffen. Im zweiten Teil werden durch gezielte Berechnungen realitätsnahe Kennwerte ermittelt, die im Analyseprozess abgearbeitet werden. Das Ergebnis der Nutzwertanalyse zeigt, dass sich Dünnschicht Paneele knapp durchsetzen konnten, jedoch kann kein Solarzellentyp pauschal als der beste betrachtet werden. Vielmehr ist es entscheidend auf welche Eigenschaft der Solarzelle das Hauptaugenmerk gelegt wird.

Photovoltaik spielt in unserer umweltbewussten Gesellschaft eine immer größer werdende Rolle. In den letzten Jahrzehnten gab es durch neue innovative Entwicklungen zur Steigerung des Wirkungsgrades und staatliche Förderprogramme einen enormen Aufschwung von privaten Photovoltaikanlagen.Heutzutage wird an Speichersystemen für Solarenergie gearbeitet. Auch an Designkonzepten für gebäudeintegrierte Photovoltaik wird geforscht. Die Möglichkeit organische Stoffe zur Energieerzeugung zu verwenden wird immer realistischer. Zukünftig wird die Solartechnik am Energiemarkt von entscheidender Bedeutung sein.

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Ausgangssituation
1.2 Ziele, Nichtziele, Zielgruppe
1.2.1 Ziele
1.2.2 Nichtziele
1.2.3 Zielgruppe
1.3 Bezugsrahmen

2 Grundlagen
2.1 Die Sonne als Energiequelle
2.1.1 Die Sonne als Fusionsreaktor
2.1.2 Verbreitung der Solarenergie
2.2 Funktionsweise einer Solarzelle
2.2.1 Halbleiter Grundlagen
2.2.2 Aufbau der Solarzellen
2.2.2.1 Dotierung und p/n -Übergang
2.2.3 Eigenschaften einer Solarzelle
2.2.3.1 Lichtspektrum
2.2.3.2 Wirkungsgradvergleich
2.2.3.3 Air-Mass-Zahl (AMZ)
2.2.3.4 Maximum-Power-Point (MPP)
2.2.3.5 Formeln
2.3 Die Photovoltaikanlage
2.3.1 Arten von PV-Anlagen
2.3.2 Systemkomponenten
2.3.3 Das Photovoltaikmodul
2.3.3.1 Verkapselung
2.3.4 Alternativen zur besseren Energieausbeute
2.3.4.1 Aufständerung
2.3.4.2 Verschattung
2.3.4.3 Anschlusskonzepte
2.4 Zelltechnologie
2.4.1 Dünnschicht Technologie
2.4.1.1 PVD (physical vapor deposition) Verfahren
2.4.1.2 Sputterdeposition
2.4.1.3 Prozessschritte bei Dünnschichtverfahren am Beispiel von CIS Zellen
2.4.2 Dickschicht Technologie

3 PV Materialien
3.1 Silizium
3.1.1 Herstellung
Inhaltsverzeichnis
3.1.1.1 Chemische Reinigung
3.1.1.2 Zonenreinigung
3.1.2 Monokristallines Silizium
3.1.2.1 Das Czochralski-Verfahren
3.1.2.2 Tiegelfreies Zonenziehen
3.1.2.3 Bearbeitung
3.1.3 Mono- und polykristallines Silizium
3.1.4 Amorphes Silizium
3.1.5 Kupfer, Indium, Selenid
3.1.5.1 Indium
3.1.5.2 Gallium
3.1.5.3 Kupfer
3.1.5.4 Selen (Selenid)

4 Vergleich der Materialien
4.1 Eigenschaften von Solarzellen
4.2 Wirkungsgrade
4.2.1 Standardtestbedingungen (STTB)
4.2.1.1 Monokristallines Silizium PV-Panel
4.2.1.2 Polykristallines Silizium PV-Panel
4.2.1.3 Amorphes Silizium PV-Panel
4.2.1.4 CIGS PV-Panel
4.2.2 Alternativbedingungen (NOCT)
4.2.2.1 Monokristallines PV-Panel real
4.2.2.2 Polykristallines Silizium PV-Panel
4.2.2.3 amorphes Silizium PV-Panel
4.2.2.4 CIGS PV-Panel
4.2.3 Fazit
4.3 Temperaturverhalten
4.4 Lichtverhalten
4.5 Anfälligkeit
4.6 Energetische Amortisation
4.6.1 Primärenergieaufwand
4.6.2 Energierücklaufzeit

5 Warum welches Material
5.1 Paarweiser Vergleich
5.2 Nutzwertanalyse (NWA)

6 Resümee

7 Ausblick

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Anhang 1: Erste Ergänzung

• Author: Matthias Strobl (Author)
• Publication Year: 2015
• Pages: 45
• Catalog Number: V371824
• ISBN (eBook): 9783668504813
• ISBN (Book): 9783668504820
• Language: German
• Tags: solarzellen, photovoltaikanlagen, grundlagen, technologien, materialien