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25. August 2021
Älter als gedacht – die Photovoltaik
Sonnenlicht wurde von der Menschheit schon seit langem genutzt, die Idee, daraus Strom herzustellen kam allerdings erst im 19. Jahrhundert auf. Doch es war ein weiter Weg bis zu den heutigen Photovoltaik-Anlagen. Wir beleuchten heute kurz die Geschichte des Solarstroms – von den Anfängen bis heute.
Nicht umsonst war die Sonne, das Taggestirn, vielen Völkern heilig, wurde gar als Gottheit verehrt. Sie versorgte die frühen Menschen mit Licht und Wärme, ermöglichte es später mithilfe einer Lupe Feuer zu machen, mit Fenstern und Spiegeln Räume zu erhellen oder dank Reflektoren das Essen zu wärmen. Doch dass die Sonne auch Strom liefern konnte, das war lange Zeit unbekannt.
1839 bemerkte der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel bei der Arbeit mit einer Elektrolytlösung zufällig, dass kleine elektrische Ströme erzeugt wurden, wenn die Metalle dem Sonnenlicht ausgesetzt waren. Er gilt als Entdecker des photovoltaischen Effekts, allerdings konnte er sich diesen nicht erklären.
Weiter ging es mit den Zufällen 1873: Der britische Ingenieur Willoughby Smith war mit seinem Assistenten Joseph May gerade dabei, das beste Material für ein Unterwasser-Telegrafenkabel zu bestimmen. Dabei entdeckten sie so nebenbei die Photoleitfähigkeit des Elements Selen. Smith ging damit an die Öffentlichkeit, andere Forschende nahmen sich diesem Thema danach an.
So fanden William Grylls Adams und Richard Evans Day 1876 heraus, dass Selen Spannung produziert, wenn man das Element dem Licht aussetzt. Dies war bahnbrechend, war es doch ein Beweis, dass ein fester Stoff auch ohne Umwege über Wärme oder Bewegung nur mit Licht Strom produzieren konnte.
Erst 1883 gelang es dem Amerikaner Charles Fritts dann, aus Selen funktionsfähige Solarzellen herzustellen. Aber der Stromfluss war zu schwach, um nutzbar zu sein, selbst für die damals wenigen verfügbaren Apparaturen und Geräte.
Der grosse Schritt: Silizium statt Selen
Im Jahr 1940 wollte es der Zufall, dass der US-Amerikaner Russel S. Ohl Silizium als besser geeignetes Element für die Gewinnung von Strom aus Licht erkannte. Diese Entdeckung führte dazu, dass Calvin Fuller und Gerald Pearson nach mehreren Monaten Arbeit am 25. April 1954 die ersten Silizium-Solarzellen der Öffentlichkeit vorstellen konnten. Der Wirkungsgrad der Solarzelle lag bei mageren 6 Prozent, zudem war die Fertigung dieser Zellen ziemlich teuer und recht aufwendig.
Aus diesem Grund wurden die teuren Zellen in den nächsten Jahrzehnten nur in Gebieten eingesetzt, welche nicht an das gewohnte Stromnetz angeschlossen werden konnten: Auf Bohrinseln zum Beispiel oder für Satelliten im Weltraum. Erst in den 1980er Jahren kam es dann in den USA zu grösseren kommerziellen Aktivitäten, aber man war noch weit weg von Solaranlagen auf den Dächern von Privathäusern.
Solarzellen aus Australien mit einem Wirkungsgrad bis zu 20 % eroberten ab 1985 den Markt für Photovoltaik. Mit zunehmendem Fortschritt in den folgenden Jahrzehnten sanken auch die Kosten deutlich. Dies machte Solarzellen auch für kleinere Unternehmen und Private erschwinglich.
Es war übrigens der Schweizer Markus Real der forderte, dass man Hausdächer mit Photovoltaik-Anlagen bestücken sollte, statt irgendwo ein grosses Solarkraftwerk in die Wüste zu bauen, wie es einzelne Länder vorhatten. Immer mehr Länder begannen, die Nutzung der Solarenergie durch Private zu fördern.
Heute erreichen monokristalline Siliziumzellen einen Wirkungsgrad von 24 %; in Experimenten wurden auch schon Werte über 26 % erreicht. Diese Werte werden standardisiert ermittelt, unter sogenannten STC-Bedingungen. Im realen Einsatz variiert der Wirkungsgrad allerdings stark.
Die Entwicklung bei den Solarzellen geht immer weiter, die Technologie der Photovoltaik bleibt nicht stehen. Heute werden in der Schweiz bereits mehr als 85'000 Solaranlagen betrieben. Diese liefern so viel Elektrizität, dass man 500'000 Haushalte ein ganzes Jahr mit Strom versorgen könnte. Die Anlagen werden dabei immer effizienter - und deshalb im Preis auch immer günstiger.
Es lohnt sich auf jeden Fall, eigene Sonnenenergie vom Dach in Betracht zu ziehen. Der Umwelt und der Nachhaltigkeit zuliebe – und es lohnt sich auch finanziell.
Möchten auch Sie teilhaben an der Zukunft mit Solarenergie? Was sind die Kosten, wo liegt der Nutzen? Und lohnt es sich überhaupt für Ihr Dach? Wir beraten Sie gerne und informieren Sie über die Möglichkeiten.
Quellen: