Photovoltaik
Die photovoltaische Stromerzeugung durch lichtinduzierte
Ladungstrennung ist prinzipiell in verschiedenen Halbleiter-
materialien möglich; für Anwendungen in der Energietech-
nik wird aus ökonomischen und Skologischen Gründen
praktisch nur Silizium eingesetzt.%
Die Reinheit des verwendeten Siliziums und seine Morpho-
:ogie (einkristallines, polykristallines bzw. amorphes Si) be
einflussen einerseits den Wirkungsgrad der Zellen (elektri-
sche Energie/lichtenergie), andererseits auch die Herstel
‚ungskosten. So weisen gute kommerziell erhältliche Zellen
aus dem relativ teuren einkristallinen Si heute Wirkungsgra-
de um 15 Prozent auf, polykristallines Si ergibt etwas ge-
fingere, das in der Abscheidung günstige amorphe S
ivpisch halb so grosse Wirkungsgrade.
Strom aus Photozellen weist eine günstige ÖOkobilanz auf;
die Berücksichtigung der zur Herstellung der Zellen (vo'
allem des Siliziums) aufgewendeten elektrischen Energie
ergibt pro kWh erzeugter Energie Emissionen, die iypisch
einem Zehntel des bei der Fabrikation verwendeten Elektri
zitätsmixes entsprechen.?! Das grösste Handicap der Pho-
tovoltaik zum gegenwärtigen Zeitpunkt sind die hohen
Stromproduktionskosten (iypisch 1 CHF/kWhI. Fortschritte
werden dadurch erschwert, dass die Investitionen für ein
Photovoltaikmodul nur zur Hälfte auf die Halbleiterzelle,
zur anderen Hälfte auf notwendige Komponenten für Halte-
rung und Aufstellung, Kontaktierung und Schutz sowie auf
den elektrischen Wechselrichter zurückzuführen sind.
Entwicklungsanstrengungen gehen daher in folgende Rich-
ungen:
» Erhöhung des elektrischen Wirkungsgrades durch neue
Abscheide- und Strukturierungstechniken, wie sie u.a.
am PSI entwickelt werden?? (die höchsten erreichten
Wirkungsgrade für Si-Zellen liegen weltweit bei 24 Pro-
zent);
Material- und damit Kosteneinsparung durch Dünn
schichttechnologien; ??
Kostenreduktion durch neuartige Zieh- bzw. Abscheide
verfahren; in diesem Zusammenhang sei auf eine in der
Schweiz entwickelte Tandemzelle bestehend aus einer
mikrokristallinen und einer amorphen Schicht hingewie-
sen; ?
Reduktion der Modulkosten durch günstige Konfektionie-
rungstechniken, Integration des Wechselrichters, Kombi-
nation der Stromerzeugung mit anderen Funktionen (Ab-
deckung, Beschattung, Fassadenverkleidung).
Schon heute existiert ein echter Markt für Photovoltaikanla-
gen dort, wo eine leitungsgebundene Elektrizitätsversor-
18 A. Röder, A. Wokaun und
M.-. Schötzau, Bulletin SEV/VSE
22/97, pp. 17 22 [1997] sowie
dort zitierte Referenzen; A. Röder
Diplomarbeit, ETH Zürich, 1997
19 A. Steinfeld, I. Spiewak,
Energy Conversion and Manage-
ment, to be published (1998)
20 Vgl. z.B. H.-G. Wagemann,
4. Eschrich, Grundlagen der phe-
tovoltaischen Energiewandlung,
Teubner, Stuttgart, 1994; A. Goetz
Derger, B. Voss, J. Knobloch, Son-
nenenergie: Photovoltaik, Teubner.
Stuttgart, 1994
21 R. Dones, U. Ganiner and
S. Hirschberg, Int. J. Global Energy
ssues (1998), in press: R. Dones
J. Gantner, S. Hirschberg
S. Doka, 1. Knöpfel, PSI-Report
No. 96-07 (1996)
22 H. Kiess, H. Birbaumer.
D. Grötzmacher, T. Mezzacasa,
R. Morf, W. Rehwald, Proc. 13th
Zuropean Photovoltaic Solar
znergy Conference, Nice, France
23-27 October 1995
23 D. Fischer, H. Keppner, ...,
and A. Shah, Proc. 14th Europear
°hotovoltaic Solar Energy Confe-
‚ence, Barcelona. Spain. 1997
