Photovoltaik (eBook)

Professor Wesselak ist Autor von „Regenerative Energietechnik“, Springer, 2009 Dipl.-Ing. Voswinckel ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der FH Nordhausen

Vorwort 6
Inhaltsverzeichnis 8
1 Einführung 10
1.1 Warum Photovoltaik? 10
1.2 Kleine Geschichte der Photovoltaik 12
2 Strahlungsquelle Sonne 17
2.1 Welle oder Teilchen? 18
2.2 Strahlung und Materie 19
2.3 Strahlungsquelle Sonne 22
2.4 Der Einfluss der Erdatmosphäre 26
2.5 Strahlungsangebot auf der Erde 29
3 Die Physik der Solarzelle 35
3.1 Was ist ein Halbleiter? 35
3.2 Der Photoeffekt im Halbleiter 40
3.3 Die Solarzelle als p-n-Übergang 42
3.4 Modell einer realen Solarzelle 44
3.5 Der Wirkungsgrad und seine physikalischen Grenzen 47
4 Technologie und Trends von Solarzellen 50
4.1 Kristalline Solarzellen 50
4.2 Dünnschichtsolarzellen 57
4.3 Die Zukunft der Solarzelle 60
4.3.1 Multijunction-Zellen 61
4.3.2 Konzentrierende Solarzellen 62
4.3.3 Organische Solarzellen 63
4.3.4 Farbstoff-Solarzellen 64
5 Photovoltaikanlagen 67
5.1 Komponenten 69
5.1.1 Photovoltaikmodule 70
5.1.2 Aufständerung 75
5.1.3 Stromrichter 77
5.2 Auslegung von netzgekoppelten Anlagen 85
5.2.1 Allgemeine Auslegungsgrundsätze 88
5.2.2 Gebäudebezogene Anlagen 92
5.2.3 Freilandanlagen 96
5.3 Auslegung von Inselanlagen 101
5.3.1 Ermittlung des Energiebedarfs 102
5.3.2 Auslegung des Energiespeichers 103
5.3.3 Auslegung des Photovoltaikgenerators 105
5.4 Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen 106
5.4.1 Investitionskosten 106
5.4.2 Einspeisevergütung 108
6 Photovoltaik in einem zukünftigen Energiesystem 116
6.1 Energiepotenzial der Photovoltaik 118
6.2 Netzintegration von Photovoltaikanlagen 119
6.3 Systemdienstleistungen von Photovoltaikanlagen 123
Literaturauswahl 127
Literatur 129
Index 131