Inselbetrieb

Die über Photovoltaikmodule Energie wird in Gebäuden und Objekten eingespeist, die vom EVU-Netz unabhängig betrieben werden sollen oder ohne öffentliche Stromversorgung sind.

FAQ zu Photovoltaik

Grundprinzip

Produkte

Lösungen 

Daten

FAQ von A bis Z

Abschattung

Die durch Wolken oder Gegenstände, z. B. Kamine, Bäume oder Antennen geworfenen Schatten führen zu Ertragseinbussen der Photovoltaikanlage und teilweise zu Schäden durch Hot Spots.

AC 

Abk. für alternate current, engl. für Wechselstrom

Aggregat

Ein von einem Motor angetriebener Generator. Bei NET BHKW handelt es sich je nach Anwendung um asynchron oder synchron Maschinen.

Ah

Abk. ampere hour, engl. für Amperstunden - ist die Einheit für die Ladung einer Batterie (Produkt aus Stromstärke und Zeit) 1Ah = 3.600 Coulomb

Alterung

Alterung, auch Degradation genannt. Senkung des Solarzellenwirkungsgrades durch Beleuchtung. Dieser Effekt ist wissenschaftlich noch nicht vollständig geklärt. Von der Alterung betroffen sind in der Regel nur amorphe Solarzellen. Laborversuche haben ergeben, dass nach etwa 1.000 Sonnenstunden ein stabiler Sättigungswert für den Wirkungsgrad erreicht wird.

Amorphe Zelle

Solarzelle aus amophem Silizium. Wird mit Hilfe der Dünnfilmtechnik hergestellt.

Amorphes Silizium

Atome in amorphen Silizium sind unregelmässig angeordnet (amorph: griech. gestaltlos). Wegen des hohen Absorptionvermögens des a-Si:H genügen in der Solarzelle Schichten von 0,5 my Dicke.

Amortisationszeit

Die Amortisationszeit ist abhängig von der Einspeisevergütung und deren Laufzeit, den Investitionskosten sowie dem Jahresenergieertrag der Anlage.

Antireflexschicht

Wenige millionstel Millimeter dünne, transparente Schicht, die Reflextionsverluste minimiert. Licht, das von der Oberfläche der Solarzelle reflektiert wird, kann nicht absorbiert werden und trägt somit nicht zur Stromerzeugung bei. Die Antireflexionsbeschichtung erhöht bei Solarzellen also die Lichtausbeute und somit den Wirkungsgrad.

Azimut

Winkel, um den eine Solaranlage aus der Südausrichtung gedreht ist.

Bleibatterie Bleiakkumulator

Stromspeicher der auch in der Solartechnik eingesetzt wird.

Bypass Diode

Parallel zu einer Solarzelle geschaltene Diode, die bei Abschattung einer einzelnen Solarzelle (in einer Reihenschaltung) den Strom der übrigen Solarzellen an dieser vorbeileitet.

CIS Zelle

Dünnfilm-Solarzellen aus mehreren Schichten von unterschiedlich dotiertem Kupfer-Indium-Diselenid (CIS). Vorteile der CIS-Zelle: weniger Materialverbrauch, hoher Wirkungsgrad, preiswerte Fertigung. Mit der CIS-Dünnschichttechnik sollen die Kosten für PV-Module halbiert werden. Nachteilig ist das Altern der Zellen, deren Wirkungsgrad im Laufe der Jahre abnimmt.

Czochralsky Verfahren

Verfahren zur Herstellung von Silizium-Einkristallen, bei dem ein Kristall aus Silizium-Schmelze gezogen wird. Unter Zieh- und Drehbewegungen scheidet sich an einem Kristallisationskeim ein zylindrischer Silizium-Einkristall ab. Für die Schmelze werden bereits hochreine polykristalline Siliziumstücke verwendet, denen je nach gewünschter Dotierung des Einkristalls hochdotiertes Silizium zugegeben wird.

DC

Abk. für direct current = Gleichstrom, wie er von Solarzellen bzw. -modulen erzeugt und in Akkumulatoren gespeichert wird. Werden mehrere Solarzellen in Reihen zu einem Modul geschaltet, addieren sich die Spannungen. 

Diffuse Strahlung

Die einfallende Sonnenstrahlung teilt sich in einen direkten und einen diffusen Anteil auf. Diffuse Strahlung ist all die Strahlung, die nicht auf geometrisch geradlinige Weg von der Sonne auf den Beobachtungspunkt fällt.

Diode

Elektrischer Halbleiter, der elektrischen Strom nur in eine Richtung fliessen lässt. Eine Solarzelle ist im Prinzip eine grossflächige Diode. Eine Diode wird durch ihre I-U Kennlinie beschrieben. 

Direkte Strahlung

Sonneneinstrahlung, die auf direktem Weg von der Sonne die Erdoberfläche erreicht. Zur direkten Strahlung addiert sich die diffuse Strahlung. 

Drehstrom

Bei Drehstrom (auch Dreiphasen- oder Kraftstrom-Strom genannt) handelt es sich um die übliche Stromart für die allgemeine Stromversorgung. Drehstrom besteht aus drei Wechselströmen, deren Sinuskurven um jeweils 120 Grad gegeneinander versetzt sind. Seinen Namen verdankt der Drehstrom der Anwendung für den Betrieb von Elektromotoren: Er erzeugt in den Ständerwicklungen dieser Motoren ein magnetisches Drehfeld, das den Rotor erfasst und so die Drehbewegung des Motors erzeugt.

Driftzelle

In einer Driftzelle befindet sich die gesamten Absorptionszonen der Solarzellen. Die Ladungsträger werden nach ihrer Erzeugung durch das elektrische Feld getrennt und driften (Bewegung im elektrischen Feld) in entgegengesetzer Richtung. Typisches Beispiel für eine Driftzelle ist die amorphe Solarzelle.

Dünnschichtsolarzelle

Bezeichnung für dünne Solarzellen, deren Herstellung, die Dünnschichttechnik, ohne Wafer auskommt. Die wichtigsten Materialien für Dünnschichtzellen sind a-Si.H, CdTe, CIS.

Effizienz

Wirkungsgrad zB Solarzelle 

Einspeisevergütung

Vergütung für die Einspeisung von regenerativ erzeugtem elektrischen Strom in das allgemeine Stromnetz.

Füllfaktor

Wird mit FF=Imax x Vmax/Isc x Voc aus der J-U-Kennlinie berechnet. Er ist ein Maß dafür, wie gut eine Solarzelle in der Lage ist, die durch Licht erzeugten Ladungsträger zu sammeln. Für kristalline Solarzellen liegt der FF im Bereich zwischen 0.7 und 0.8.

Generator Asynchron

Der Rotor eines „Asynchron-Generators“ besteht aus einem sogenannten Käfig- oder Kurzschlußläufer, das heißt, die Läuferwicklung ist in sich kurzgeschlossen und hat keine Stromzuführung. Treibt eine Turbine den Läufer schneller, als sich das Magnetfeld in der Statorwicklung dreht, wird in dem Kurzschlußläufer ein Strom induziert. Dieser Strom erzeugt das Magnetfeld des Läufers

Generator Synchron

Ähnlich aufgebaut wie der Fahrrad-Dynamo sind auch die großen Generatoren in den Kraftwerken. Sie bestehen aus drehbaren Elektromagneten und einer feststehenden Wicklung. Werden die Wicklungen des Läufers mit Gleichstrom versorgt, so wird er zum Elektromagneten. Es entsteht ein „Synchron-Generator“. Bei diesem folgt der erzeugte Wechselstrom genau der Drehbewegung des Läufers. Heute werden in Kraftwerken durchwegs Drehstrom-Synchrongeneratoren verwendet. Sie bestehen aus drei Statorwicklungen, die um je 120° versetzt sind. 

Gleichstrom

Stromfluss ohne Richtungswechsel, wie er z. B. von Batterien oder Photovoltaikanlagen erzeugt wird. 

Globale Strahlung

Gesamte Strahlungsenergie der Sonne, die pro Zeiteinheit auf eine horizontale Fläche an der Erdoberfläche fällt. Die Strahlung setzt sich aus diffuser Strahlung und direkter Strahlung zusammen. Sie beträgt etwa 1000W/m² bei einem senkrechten Einfall der Sonnenstrahlen. Berücksichtigt man die geographische Lage und die unterschiedliche Zahl der Sonnenstunden im Jahr, so beträgt die jährliche Energie pro Jahr in Österreich etwa 1000kwh/m², am Äquator 2.200kWh/m²

Hinterlüftung

Bei ausreichender Hinterlüftung bleibt die Temperatur der Solarmodule am geringsten und damit deren Wirkungsgrad am höchsten.

Hot Spot

Entstehen bei Abschattung einer einzelnen Solarzelle in einer Reihenschaltung auf einem Modul. Eine solche Zelle verhält sich wie ein ohmscher Widerstand und kann sich, wenn der Strom der übrigen Zellen hindurchfließt, bis zur Zerstörung erhitzen. Um dies zu vermeiden, werden Bypassdioden parallel zu den einzelnen Zellen geschalten. 

I - U - Kennlinie

Stellt das charakteristische Verhalten einer Solarzelle dar. Dabei wird der Solarzellenstrom über der angelegten Spannung aufgetragen. Aus der I-U-K. können die wichtigsten Solarzellenkenngrößen bestimmt werden. 

Inselbetrieb

Die erzeugte elektrische Leistung wird in Gebäuden und Objekten eingespeist, die vom EVU-Netz unabhängig betrieben werden sollen oder ohne öffentliche Stromversorgung sind. (Almhütten)

Intensität

physikalische Meßgröße für die einfallende Strahlungsleistung pro Fläche. Wird in Einheiten Watt/m2 gemessen. 

Kapazität

Maß in Amperstunden, um das eine Batterie unter definierten Bedingungen (Trennspannung, Strom, Temperatur) entladen werden kann. 

Kilowatt-peak

(Abk. kWp), 1kWp=1.000 Watt-peak. Watt-peak.

Klimafond

Der Klima- und Energiefonds gewährt privaten Antragstellern im Rahmen der "Förderaktion Photovoltaik" pauschale Zuschüsse bei der Errichtung von Photovoltaikanlagen. Gefördert werden netzgekoppelte Anlagen mit einer Leistung von < 5 kW. 

Konzentratorsolarzelle

Solarzellen, auf die mit Hilfe von Spiegeln oder Linsen konzentriertes Sonnenlicht fällt. Ein Nachteil ist die Notwendigkeit der Nachführung, weil der Brennpunkt immer auf der Solarzelle liegen muß. 

KWh

Abkürzung für Kilowattstunde. 1 kWh = 1000 Watt über den Zeitraum von einer Stunde. 

KWp

Abk. für Kilowatt-peak (Spitzenleistung)

Laderegler

Wird zwischen PV-Anlage und Akku geschaltet. Er regelt und überwacht den Ladevorgang. Weitere Funktionen sind das MPP-Tracking und der Schutz vor Tiefenentladung des Akkus. 

Leerlaufspannung

Spannung eines beleuchteten photovoltaischen Moduls, wenn kein Strom fließt. Die Leerlaufspannung ist die größtmögliche Spannung des Moduls. 

MPP - Maximum Power Point

(Abk. MPP) engl. für Punkt maximaler Leistung. An diesem Punkt der I-U-Kennlinie einer Solarzelle kann die maximale Leistung entnommen werden. Durch MPP-Tracking kann dieser Punkt in jedem Betriebszustand gefunden und eingestellt werden. 

MIS Zelle

Abk. für Metal-Insulator-Silicon, engl. für Metall-Isolator-Silizium. Dieser Solarzellentyp enthält im Unterschied zu den konventionellen Solarzellen keinen pn-Übergang. Die Funktion der Ladungstrennung erfüllt hier eine elektrische Inversionsschicht aus Siliziumdioxid mit eingebauten Cäsiumatomen. Der Vorteil liegt in der Vereinfachung des Herstellungsprozesses, bei der keine Hochtemperaturschritte zur Dotierung benötigt werden.

Modul

Diese sind eine Verschaltung von mehreren Solarzellen, die witterungsbeständig verkapselt eine Grundeinheit für Photovoltaik-Anlagen bilden. Unsere Firma legt größten Wert auf gute Qualität; wir verwenden ausschließlich zertifizierte und in der Praxis bewährte Module. Ein solider Rahmen gibt Sicherheit bei starken Wind. 20 Jahre Werksgarantie und Hagelsicherheit, sind selbstverständlich. 

MPP Tracking

Bezeichnung der Ladungsträgerart eines Halbleiters, die je nach Dotierung häufiger vorkommt. Bei p-Dotierung sind die M. die Löcher, bei n-Dotierung sind es die Elektronen.

Nachführung

Durch N. wird die Ausrichtung der Solarzellen ständig dem aktuellen Sonnenstand so angepaßt, daß die Sonnenstrahlung senkrecht auf die Solarzelle fällt.

Neigungswinkel

Winkel zwischen der Solarzelle und der Horizontalen/Waagerechten. Je nach Breitengrad des Aufstellungsortes der Photovoltaikanlage gibt es einen unterschiedlichen optimalen N. 

Nennleistung

Maximal mögliche Leistungsabgabe eines Moduls, bei senkrechter Bestrahlung der Oberfläche mit einem AM 1.5 Sonnenspektrum. Wird in Einheiten von Watt-peak (Abk. Wp) gemessen.

Netzgekoppelt

Die erzeugte elektrische Energie wird in das öffentliche Stromnetz zu einem festgelegten Preis eingespeist. Der Eigentümer bekommt einen Einspeisevertrag und ist offizieller Kleinkraftwerksbesitzter. 

Netzkopplung

Anschluß von Photovoltaikanlagen an das öffentliche Stromnetz: Nicht für den Eigenbedarf benötigter Strom wird eingespeist, Strombedarf über den Ertrag der PV-Anlage hinaus wird aus dem Netz gedeckt. Zur Netzeinspeisung muß der Gleichstrom der Solarmodule in Wechselstrom umgewandelt und auf die Netzspannung hochtransformiert werden.

Oberflächenstrukturierung

Auch Textur genannt. Gezieltes Aufrauhen der Solarzellenoberfläche durch mechanische oder chemische Verfahren. Dies erlaubt eine verbesserte Einkopplung des einfallenden Sonnenlichtes. Bei kristallinen Solarzellen geschieht dies z. B. durch die kontrollierte Herstellung von umgedrehten Pyramidenstrukturen. 

Paneel

Panel, engl. für zusammengeschaltete Solarmodule. Alle Module zusammen bilden den Generator.

Parallelwiderstand

Parallel zur Solarzelle liegender ohmscher Widerstand. Verringert den Wirkungsgrad der Solarzelle und sollte idealerweise möglichst groß sein. 

Peakleistung

Die elektrischen Werte einer Solarzelle - und damit des gesamten Generators ändern sich entsprechend der Rahmenbedingungen, insbesondere der Beleuchtungsintensität. In der Photovoltaik wird die maximal mögliche Leistung eines Solargeneratores bei Standardbedingungen als Peak-Leistung definiert, sie wird in Watt gemessen und als Wp (Watt, Peak) angegeben. Als Standardbedingung wird eine optimale Sonneneinstrahlung von 1000 Watt pro Quadratmeter angesetzt.

Schatten

Abschattungen auf den Solarmodulen durch Bäume sind zu vermeiden. Die Module sollten nach Möglichkeit gleichmäßig von der Sonne beleuchtet werden. Dies gilt insbesonders dann, wenn mehrere Module verschaltet werden. Wärmestau vermeiden Sie indem Sie die Module mit einen Abstand (min 7 cm) zur Dachhaut montieren. 

Serienverschaltung

Findet bei der Herstellung großflächiger Module in der Dünnschichttechnik Verwendung. Während des Herstellungsprozesses wird die noch großflächige Solarzelle mit einem Laserstrahl in einzelne Streifen geschnitten. Eine Verbindung der Vorderseite einer Solarzelle mit der Rückseite der Nachbarzelle ergibt die Serienschaltung. Die Möglichkeit der integrierten Serienverschaltung ist neben der Materialersparnis ein Hauptvorteil der Dünnschichttechnik.

Stapelsolarzelle

Besteht aus zwei oder mehr übereinanderliegenden Solarzellen, die aufgrund ihrer unterschiedlichen Bandlücke unterschiedliche Bereiche des Sonnenspektrums ausnutzen. In der Dünnschichttechnik kann durch den Bau von S. außerdem das Ausmaß der Alterung reduziert werden. 

String

Bezeichnung für mehrere in Reihe geschaltete Solarzellen eines Moduls.

Tandemsolarzelle

Solarzelle, die aus zwei übereinandergestapelten Zellen besteht. Besonders einfach lassen sich T. mit der Dünnschichttechnik herstellen.

Tracking

engl. für Nachführung

Tripelsolarzelle

Solarzelle, die aus drei übereinander gestapelten Zellen besteht, die unterschiedliche spektrale Bereiche des Sonnenspektrums absorbieren. Besonders einfach lassen sich T. mit der Dünnschichttechnik herstellen. 

U

Abk. für Spannung

Valenzband

Leitungsband

Wafer

Bezeichnung für eine dünne Scheibe aus Halbleitermaterial. Wird als Trägermaterial zur Herstellung von Computerchips und Solarzellen verwendet. Die Scheiben werden in der Regel von Halbleiterblöcken gesägt und sind 0,2 bis 0,3 mm dick.

Wechselrichter

Wandelt den Gleichstrom der Solarzellen in Wechselstrom um. Der W. entnimmt der PV-Anlage die Leistung am Maximum Power Point.

Watt Peak

Maß für die Leistungsfähigkeit von Solarzellen und Modulen. Dabei wird die maximale abgegebene elektrische Leistung bei senkrechter Einstrahlung eines AM 1.5 gemessen.

Wechselstrom

Strom, dessen Polarität ständig wechselt. In unserem Stromnetz liegt z. B. ein W. mit einer Frequenz von 50 Hz (Hertz), d. h. er nimmt in einer Sekunde 50 Mal einen negativen bzw. einen positiven Wert an. Erzeugung durch Generator oder Wechselrichter.

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad h (sprich: eta) einer Solarzelle oder eines Moduls ist definiert als das Verhältnis zwischen der abgegebenen elektrischen Leistung und der eingestrahlten Leistung. Er wird mittels h=FF x Voc x Isc aus der I-U-Kennline der Solarzelle berechnet. Weil der W. eine flächenunabhängige Größe ist, muß man bei der Angabe immer darauf achten, welche Fläche zur Berechnung des W. herangezogen wurde, z. B. die gesamte Modulfläche (Total Area) oder nur die aktive Zellfläche.

Zellenwirkungsgrad

Wirkungsgrad

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  Photovoltaik

Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Strahlungsenergie, vornehmlich Sonnenenergie, in elektrische Energie. Seit 1958 ist sie zur Energieversorgung der meisten Raumflugkörper mit Solarzellen im Einsatz. Inzwischen wird sie auch auf der Erde zur Stromerzeugung eingesetzt und findet Anwendung auf Dachflächen, bei Parkscheinautomaten, in Taschenrechnern, an Schallschutzwänden oder auf Freiflächen. Der Name setzt sich aus den Bestandteilen Photos – das griechische Wort für Licht – und Volta – nach Alessandro Volta, einem Pionier der Elektrotechnik – zusammen. Die Photovoltaik gilt als Teilbereich der umfassenderen Solartechnik, die auch andere technische Nutzungen der Sonnenenergie einschließt.

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 Strahlungsenergie

Mit Strahlungsenergie wird die Energie des Lichts bezeichnet. Da Licht in der Betrachtungsweise der Physik eine elektromagnetische Welle ist, ist die Strahlungsenergie generell auch die Energie einer elektromagnetischen Welle. Sie wird als elektromagnetische Energie bezeichnet und durch Wärmestrahlung übertragen.

Die Quantenmechanik beschreibt, dass bei höheren Frequenzen elektromagnetische Wellen sich aber wie Teilchen verhalten (bzw. auch umgekehrt): Wellen und Teilchen sind äquivalent. Daher kann auch die Strahlungsenergie eines Teilchenstrahls berechnet werden.

Energie einer Welle: (mit h: Plancksches Wirkungsquantum, f: Frequenz der Strahlung)

In der Photometrie wird für die Strahlungsenergie, das heißt, die Energie, die von elektromagnetischen Wellen transportiert wird, das Formelzeichen Qe verwendet. Hierbei steht der Index e in der Photometrie für eine energetische Messgröße, die eine objektive Messgröße ist, es fließen nicht die speziellen Eigenschaften der menschlichen Wahrnehmung ein. Im Gegensatz dazu wird der Index v bei Messgrößen gesetzt, bei denen die subjektiven Eigenschaften des menschlichen Auges einfließen, hier steht das v für visuell. Ein Beispiel wäre der Helligkeitsvergleich.

 Sonnenenergie

Als Sonnenenergie oder Solarenergie bezeichnet man die von der Sonne durch Kernfusion erzeugte Energie, die in Teilen als elektromagnetische Strahlung (Strahlungsenergie) zur Erde gelangt. Die Sonnenenergie ist annähernd konstant, seitdem sie gemessen wird; es gibt auch keine Hinweise auf deutliche Schwankungen in historischer Zeit. Die Intensität der Sonneneinstrahlung beträgt an der Grenze der Atmosphäre etwa 1,367 kW/m²; dieser Wert wird auch als Solarkonstante bezeichnet. Ein Teil der eingestrahlten Energie wird von den Bestandteilen der Atmosphäre - festen (z. B. Eiskristallen, Staub), flüssigen oder gasförmigen Schwebeteilchen - reflektiert. Ein weiterer Teil wird von den Bestandteilen der Atmosphäre absorbiert und bereits dort in Wärme umgewandelt. Der dritte - und insgesamt überwiegende - Teil geht durch die Atmosphäre hindurch bis zum Erdboden. Dort wird er entweder in Wärme umgewandelt, oder er betreibt zum Beispiel die Photosynthese, die Photothermik oder die Photovoltaik. Die prozentuale Verteilung der Einstrahlung auf Reflexion, Absorption und Transmission hängt vom jeweiligen Zustand der Atmosphäre ab. Dabei spielen die Luftfeuchtigkeit, die Bewölkung und die Länge des Weges, den die Strahlen durch die Atmosphäre nehmen müssen, eine Rolle. Die auf die Erdoberfläche auftreffende Strahlung beträgt auf eine senkrecht dazu stehende Fläche noch ungefähr 0,8–1 kW/m² (je nach Breitengrad, Höhenlage und Witterung). Auf schräg zur einfallenden Strahlung aufgestellte Flächen trifft weniger Strahlung auf. Letztlich wird die gesamte Energie der Sonne in Form von Wärmestrahlung wieder an den Weltraum abgegeben.

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Daten:

Weltweit verfügbare Sonnenenergie. Die Farben in der Karte zeigen die lokale Sonneneinstrahlung auf der Erdoberfläche gemittelt über die Jahre 1991-1993 (24 Stunden am Tag, unter Berücksichtigung der von Wettersatelliten ermittelten Wolkenabdeckung).
Zur Deckung des derzeitigen Weltbedarfs an Primärenergie allein durch Solarstrom wären die durch dunkle Scheiben gekennzeichneten Flächen ausreichend (bei einem Wirkungsgrad von 8%).

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