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Dr. Hans Gruber
Technikspiele selbst gemacht von und für kleine und große Leute
Photovoltaik: Solarzellen und -module selbst gemacht
Dieses ebook wurde erstellt bei
Inhaltsverzeichnis
1. Teil: Solarzellen selber gebaut
2. Teil: Solar-Module selber gebaut
3. Teil: Beispiele kommerzieller PV-Zellen und -Module
4. Teil: Zwei Spiele mit Solarzellen und -Modulen
Einleitung
Ein Teil der gigantischen Energiemenge, die unsere Sonne aussendet, erreicht uns auf der Erde als Licht und Wärme. Über letztlich Sand und ein paar technische Tricks wandeln wir das Licht in elektrische Energie um. Diese Technik heißt Photovoltaik - abgekürzt 'PV'.
Die technischen Tricks bestehen darin, dass aus Sand das Element Silizium gemacht wird und dem Silizium geringe Mengen anderer Elemente beigemischt werden. Dann wird es in Scheiben geschnitten. Eine Seite - die Unterseite - der Scheiben bekommt eine Metallbeschichtung und die Oberseite ein lichtdurchlässiges Metallgitter.
Fällt nun Licht auf die Oberseite, werden Elektronen freigesetzt, die einen - elektrischen - 'Druck' auf die Unterseite ausüben. Elektrischer Druck heißt Spannung. Die Spannung, die sich in Silizium-Solarzellen aufbaut, beträgt ca. 0.5 Volt. Schließt man Vorder- und Rückseite einer derartigen Solar-Zelle über z.B. einen Solarmotor 'kurz', fließt ein Strom von der Vorder- zur Rückseite durch den Motor und bringt ihn ans Laufen. Die Menge an Strom, die eine PV-Zelle erzeugt, hängt von ihrer Größe (Fläche) und der 'Menge' an einfallendem Licht ab.
In der Praxis werden PV-Zellen - z. B. auf Hausdächern - elektrisch so zusammengeschlossen, dass sich Spannungen bis zu 230 Volt (und mehr) ergeben, die (nach Umwandlung als Wechselspannung) in das elektrische Netz eingespeist oder in einem Haushalt selbst verbraucht werden können. Auf den folgenden Bildern ist die Montage von PV-Modulen auf unserem Dach zu sehen. Seit wir diese Anlage für den Selbstverbrauch haben, sind wir unabhängig von Strompreissteigerungen und können darüber hinaus im Frühjahr, Sommer und Herbst einen Überschuss an unseren Nachbarn abgeben, der uns im Winter dafür im Tausch seinen Überschuss aus seinem Blockheizkraftwerk überlässt. Auf diese Weise haben sich bereits ganze Dörfer weitgehend unabhängig vom Netz gemacht.
Bei der Herstellung von PV-Zellen fällt immer wieder Zellen-Bruch als 'Abfall' an. Im folgenden Bild ist Solarzellenbruch (Silizium-Zellen) abgebildet:
Dieser 'Abfall' wird als Module in Solar-Gartenleuchten und Spielzeuge weiterverwertet. In den folgenden Bauanleitungen werden wir überwiegend derartiges Material verwenden. So sehen PV-Scherben aus Silizium von der Vorder- und Hinterseite aus:
Wenn man zwischen Unter- und Oberseite ein elektrisches Gerät schaltet, kann man es bei Lichteinfall betreiben. In folgendem Bild
habe ich eine PV-Scherbe mit einem Drehspulinstrument verbunden: Sein Zeiger schlägt desto weiter aus, je mehr Licht auf die Scherbe fällt.
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