Fünf Unbekannte & Überraschende Fakten über Solarenergie

1. Die Funktionsweise einer Solaranlage ist der wahre Grund für Albert Einsteins Nobelpreis.

Eine elektrische Solaranlage funktioniert nach dem Photoelektrischen Effekt, für dessen Entdeckung Albert Einstein den Nobelpreis für Physik erhielt. Er entdeckte, dass Licht beim Auftreten auf Metall Elektronen in Bewegung setzt, was als Fotoelektrischer Effekt bekannt wurde. Die Relativitätstheorie machte ihn lediglich berühmter, war aber nicht der Grund für seinen Nobelpreis.
Der einzige Unterschied zwischen Einsteins Entdeckung und der heutigen Verwendung der Photovoltaikanlage ist nur, dass die heutigen Chips nicht aus Metall sondern einem Halbmetall sind — nämlich Silicium.

2. Solarchips werden aus Sand hergestellt.

Der Rohstoff für Solarchips ist wie bei unseren Elektrochips Silicium. Da im ersten Schritt metallurgisches Silicium hergestellt wird ist die Rohstoffgewinnung simpel. Denn Silicium "Si" kommt oft in Sand vor. Er besteht meist aus Quarz SiO2. Mit durch Kohlenstoff (Koks) wird der Sauerstoff vom Silicium getrennt. Es kommt zu einer sogenannten Redoxreaktion. Anschließend muss das Silicium jedoch noch aufwändig weiterverarbeitet werden um auf höchste Reinheit zu kommen und so hocheffizienten Solarstrom zu erzeugen. Oft kommt Silicium in Monokristallinen Solarmodulen vor, die eine besondere Reinheit aufweisen und dadurch eine höhere Effizienz bieten. 

3. Die Halbleitertechnik ist die Grundlage der Solaranlagen.

Es gibt Isolatoren, Leiter und Halbleiter. Grundlage für die Funktionsweise von Halbleitertechnik ist die Verbindung zwischen Atomen, deswegen entsteht der heutige Solarstrom in Halbleitern. Fließen können die Elektronen aber nicht in allem. Sogar bei den Halbleitern leiten sie unter Umständen Stoffe, unter anderen nicht.

Zu den Leitern gehören die Metalle. Spannend wird es bei Halbmetallen (Stoffe in der 4. Hauptgruppe des Periodensystems, wie das Silicium aus dem Solarplatten sind). Hier sind die Elektronen gerade so stark mit den Atomen verbunden dass sie in Abhängigkeit von der Bauweise im Chip zum fließen in einem Strom angeregt werden. Die Bauweise kontrolliert durch Dotierung wie und wann ein Strom fließt. Halbleiter haben die Bewegung elektrischer Ladungen somit für den Menschen gestaltbarer gemacht.

4. Solartechnik wurde für die astronomische Forschung erfunden.

Die Stromversorgung von Satelliten stellte die Menschheit vor eine Herausforderung, denn das Weltall ist nicht von natürlichen Steckdosen umgeben. Eine Natürliche Energiequelle musste her, denn die Energie kann bei einem Satelliten nicht einfach erneuert werden. Ist der Treibstoff im Tank aufgebraucht, stürzt ein Satellit mitunter ab. Auch eine Batterie ist irgendwann aufgebraucht. Aber die Sonne scheint jeden Tag. Satelliten werden daher mit Solaranlagen ausgestattet. Verwendet werden äußerst hochwertige Solarzellen, die ein besonders breites Spektrum des Sonnenlichtes nutzen. Mehrere Schichten werden durchleuchtet und immer die jeweilige Wellenlänge des Lichts genutzt. So funktioniert auch das schnellste von Menschenhand gebaute Objekt, mit einer Geschwindigkeit von 6 Kilometern pro Sekunde. Es verfügt über einen Solarkrafterzeugten Ionenantrieb und nutzt so die Elektrizität um im All kontinuierlich zu beschleunigen.

5.  Die Entwicklung von Solaranlagen bringt großartige Technologien mit sich.

Es ist ein Gesetz der Wirtschaft, dass eine Erfindung wie der Solarkollektor in seiner Effizienz steigt, wenn sich die Erfindung einmal behauptet. Denkbar ist aber nicht nur eine Solaranlage die einen höheren Wirkungsgrad bei ähnlicher Funktionsweise hat, sondern auch komplett neue Funktionsweisen um das Sonnenlicht zu nutzen. Darauf gehen wir gleich ein.

Ähnlich wie in der Biologie. Die Photosynthese läuft bei einer Zuckerrübe anders als bei Mais ab. Die Pflanzen haben sich an unterschiedliche Regionen angepasst. Würde ein Kaktus das gering vorhandene Wasser nicht besonders effizient zur Photosynthese verwenden, könnte er nicht in der Wüste wachsen. So Energieeffizient wie ein Baum kann er das Licht jedoch nicht nutzen. Auch die Art wie das in der Biologie geschieht unterscheidet sich zwischen Bakterien (Schwefelbakterien / Blaualgen), Algen (Rotalgen / Grünalgen) und sogar bei den Pflanzenarten (Gefäßpflanzen).

Für diesen Fall sollen Fluoreszierende Solaranlagen entwickelt werden. 

Licht wird von den Fluoreszenzfähigen Platten in die Ränder verstärkt und kann dabei eine Solarzelle betreiben.

Fluoreszenz ist ein Prozess der aus UV-Strahlung (unsichtbares Licht) sichtbares Licht erzeugen kann. Ähnlich dem Schwarzlicht, dass in der Dunkelheit bestimmte Farben zum Leuchten bringt. Ultraviolette Strahlung kann Wolken besser durchdringen als Licht. Wolken Brechen die Strahlung und lenken dadurch Licht ab. Je nach Wellenlänge ist die Ablenkung unterschiedlich, dadurch ist auch eine Farbaufteilung zu einem Regenbogen möglich. Noch geringer als bei violetter Strahlung ist der Winkel bei Ultraviolett, so kann Licht auch durch Wolken und bei Gewitter aufgenommen werden.

Für die Gewinnung der Fluoreszenzfarbe kann überschüssiges Gemüse verwendet werden. Einige Pflanzen enthalten Stoffe die zur Fluoreszenz fähig sind, beispielsweise das Protein "TdTomato" in Tomaten. Diese Technologie soll auch in vorhandenen Solaranlagen integriert werden, um höhere Leistung zu erzielen.

Der Erfinder dieser “Aureus Solarzellen” heißt Carvey Maigue. Er will damit Landwirte in seiner Heimat den Philippinen unterstützen. (Q: https://www.youtube.com/watch?v=T7iGVymy6IU; Youtube Kanal Breaking Lab)

Bei Solaranlagen gibt es noch viel mehr zu entdecken, als wir in einem Blogpost erwähnen können. (Ohne ein ganzes Sachbuch draus zu machen.)

Wir können nur auf die größten Vorteile der Solaranlagen in unserer heutigen Zeit aufmerksam machen, und hoffen dass sie uns helfen eine bessere Zukunft zu gestalten.

Viel wichtiger ist, wie wir diese Technologie nutzen um langfristige Entscheidungen zu treffen und gleichzeitig Geld zu sparen.

Wir bedanken uns für die großartige Technologie der Solaranlagen und jedem, der sie möglich gemacht hat.

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