Technische Hintergründe

Helmut Sprongl

I. Photovoltaik (PV): Grundlagen, Technologien und Systemkomponenten

A. Historische Entwicklung

Die Energie der Sonne ist die Grundlage allen Lebens auf der Erde. Auch die technische Nutzung der Energie der Sonnenstrahlen ist seit Jahrhunderten bekannt. Bereits der griechische Mathematiker Archimedes soll im 3. Jahrhundert v. Chr. mit Hilfe von Spiegeln, die das Licht der Sonne fokussierten, Schiffe der Römer entzündet haben.

Weniger prominent, historisch dafür aber belegt ist der von Georges-Louis Leclerc in seinen Experimenten verwendete variable Fokusspiegel zur Bündelung der Sonnenenergie auf einen bestimmten Punkt. Mit diesem Spiegel konnte der Forscher die Sonnenstrahlen so stark auf einen Punkt konzentrieren, dass er aus großer Entfernung Holz entzünden und sogar Bleiplatten zum Schmelzen bringen konnte. Er bewies damit die Existenz der Sonnenenergie und schuf so die Grundlage für alle weiteren Überlegungen, diese Energie zu nutzen.

Grundlage der eigentlichen Photovoltaik ist der sogenannte photoelektrische Effekt, der die Wechselwirkung von Photonen (Lichtteilchen) mit Materie bezeichnet. Der erste (sogenannte innere) photoelektrische Effekt wurde bereits 1839 vom französischem Physiker Alexandre Edmond Becquerel entdeckt – dies wird gemeinhin als Geburtsstunde der Photovoltaik angesehen. Es handelt sich dabei um ein Phänomen, bei dem Licht Elektronen aus bestimmten Materialien herauslöst. Unter anderem auf Grundlage dieser Forschungen wurde Albert Einstein mit seiner 1905 erschienen Arbeit zur Lichtquantentheorie im Jahr 1921 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.