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Wirkungsgrad von Solarzellen

Standard-Solarmodule, die man heute bekommt, haben einen Wirkungsgrad von ca 22%. D.h. bei Stadardbedingungen werden je Quadratmeter etwa 220 Watt produziert. In diesem Video erkläre ich, was die Urscache von den Verlusten ist, die bei 22% Wirkungsgrad ja 78% betragen. Der großte Verlust ist durch die so genannte Thermalisation: Ein Lichtquant (Photon) wird absorbiert und gibt in einem sehr schnellen Prozess überschüssige Energie ab. Dies gilt insbesondere für Licht kurzer Wellenlänge (blau, Grün). Die Energie ist nicht verloren, sondern die Module werden heiß. Das merkt man, wenn man die Temperatur der Module in der Sonne misst. Noch ein paar Bemerkungen: Die mittlere Energie eines Lichtquants im Sonnenlicht ist (unter Annahme von Schwarzkörperstrahlung der Sonne bei einer Temperatur von 5770K) 1.95eV. Das heißt, genausoviel, wie ein Elektron hat, welches mit einer Spannung von 1.95 V beschleunigt wird. Man erkennt da schon die Größenordung des Wirkungsgrads, denn heraus (aus den Drähten) kommt eine Spannung von 0.44V je Solarzelle. Das wären ca 22%. Dies ist aber nur eine grobe Abschätzung (im Video nenne ich leicht andere Werte - es geht nur um die Größeordnung). Weitere Verluste, also nicht Nutzung der Licht von der Sonne, sind Reflexion (ca 5%) aber auch langwelliges Licht, welches gar nicht absorbiert wird. Kann der Wirkungsgrad mit einfach Solarzellen noch gesteigerte werden? Sicher etwas. Aber eine Verdopplung ist physikalisch mit Silizium-zellen nicht mehr möglich. Das maximale Limit nach Shockley und Queisser liegt bei ca 33%. Auch wenn manchmal der angeblich geringe Wirkungsgrad kritisiert wird: 22% (oder auch weniger) ist gar nicht so schlecht. Es ist einfach, auf dem Dach eines typischen Einfamlienhauses mehr als 12kW Solarmodule zu montieren und damit innerhalb eines Jahres genausoviel Strom zu produzieren, wie gegenwärtig der mittlere Stromverbrauch (nicht nur privatverbrauch) zwei Bürger in unserem Land ist. Plusenergiehäuser gehen damit. D.h. Häuser, in denen mehr Strom erzeugt wird, als das Haus - inkl. Mobilität und Heizen - benötigt, sind möglich.