Solarzelle
Solarzellen haben viele Anwendungen. Sie werden seit langem in Situationen eingesetzt, in denen elektrische Energie aus dem Stromnetz nicht verfügbar ist, wie z.B. in Stromversorgungssystemen in abgelegenen Gebieten, erdumkreisenden Satelliten und Raumsonden, Verbrauchersystemen, z.B. Taschenrechnern oder Armbanduhren, entfernten Funktelefonen und Wasserpumpenanwendungen. In jüngerer Zeit beginnen sie in Baugruppen von Solarmodulen eingesetzt zu werden, die über einen Wechselrichter an das Stromnetz angeschlossen sind, oft in Kombination mit Net Metering.
Solarzellen gelten als eine der Schlüsseltechnologien für eine nachhaltige Energieversorgung.
Drei Generationen der Entwicklung
Erste
Die Photovoltaik der ersten Generation besteht aus einer großflächigen, einschichtigen p-n-Übergangsdiode, die in der Lage ist, nutzbare elektrische Energie aus Lichtquellen mit den Wellenlängen des Sonnenlichts zu erzeugen. Diese Zellen werden typischerweise aus einem Silizium-Wafer hergestellt. Photovoltaikzellen der ersten Generation (auch bekannt als Solarzellen auf der Basis von Siliziumwafern) sind die dominierende Technologie in der kommerziellen Produktion von Solarzellen und machen mehr als 86% des Solarzellenmarktes aus.
Zweite
Die zweite Generation von photovoltaischen Materialien basiert auf der Verwendung von Dünnschichtablagerungen von Halbleitern. Diese Vorrichtungen wurden ursprünglich als hocheffiziente photovoltaische Zellen mit Mehrfachübergängen konzipiert. Später wurde der Vorteil der Verwendung eines Dünnschichtmaterials festgestellt, das die für das Zellendesign erforderliche Materialmasse reduziert. Dies trug zu einer Vorhersage stark reduzierter Kosten für Dünnschichtsolarzellen bei. Gegenwärtig (2007) gibt es verschiedene Technologien/Halbleitermaterialien in der Untersuchung oder in der Massenproduktion, wie amorphes Silizium, polykristallines Silizium, mikrokristallines Silizium, Cadmiumtellurid, Kupfer-Indium-Selenid/Sulfid. Typischerweise sind die Wirkungsgrade von Dünnschicht-Solarzellen im Vergleich zu Silizium-Solarzellen (auf Waferbasis) niedriger, aber auch die Herstellungskosten sind niedriger, so dass ein niedrigerer Preis in Form von $/Watt elektrischer Leistung erzielt werden kann. Ein weiterer Vorteil der geringeren Masse besteht darin, dass bei der Platzierung von Paneelen auf Dächern weniger Unterstützung benötigt wird und dass die Paneele auf leichten Materialien oder flexiblen Materialien, sogar Textilien, angebracht werden können. Dies ermöglicht tragbare, aufrollbare Solarpaneele, die in einen Rucksack passen und zur Stromversorgung von Mobiltelefonen oder Laptops in abgelegenen Gebieten verwendet werden können.
Dritte
Die Photovoltaik der dritten Generation unterscheidet sich sehr von den beiden anderen, die im weitesten Sinne als Halbleiterbauelemente definiert sind, die nicht auf einem traditionellen p-n-Übergang beruhen, um fotogen erzeugte Ladungsträger zu trennen. Zu diesen neuen Bauelementen gehören photoelektrochemische Zellen, Polymersolarzellen und Nanokristallsolarzellen.
Zu den Unternehmen, die an der Photovoltaik der dritten Generation arbeiten, gehören Xsunx, Konarka Technologies, Inc. , Nanosolar und Nanosys. Auch das National Renewable Energy Laboratory der USA (http://www.nrel.gov/) forscht in diesem Bereich.
