KarmaWerte Photovoltaik Beratung

Ihre KarmaWerte Photovoltaik Berater informieren Sie gerne über Photovoltaische Effekt, Photoeffekt und Solarzellen.

KarmaWerte Unternehmen

Karma Werte Photovoltaik

KarmaWerte setzt auf nachhaltige Stromerzeugung durch Photovoltaik. Saubere Energie wird mittels Photovoltaikmodulen aus der Kraft der Sonne bezogen. Solarstrom stellt eine tolle und emissionsfreie Möglichkeit dar, um regional und verantwortungsbewusst die Energieversorgung Österreichs zu sichern.

Was ist der „Photovoltaische Effekt“?

Bei der Erzeugung von Solarstrom acht man sich den sogenannten Photovoltaischen Effekt zu nutzen. Dieser Photovoltaische Effekt ist die Grundlage für die Funktionsweise von den KarmaWerte Photovoltaik Anlagen.

Photovoltaik ist die Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie durch Solarzellen. Strom durch Sonnenenergie ist aus wissenschaftlicher Sicht eine sehr hochwertige Form der Energiegewinnung, weil elektrische Energie unkompliziert in jede erdenkliche Energieform (thermisch, chemisch, mechanisch) umgewandelt werden kann. Im Gegensatz dazu ist die Wandlung von Wärme oder innerer Energie in andere Formen durch den zweiten Hauptsatz der Wärmelehre begrenzt.

Photovoltaik Technologie besitzt entscheidende Vorteile:

Nicht nur KarmaWerte sieht in der Photovoltaik enormes Potential für die Energiegewinnung der Zukunft. Photovoltaik besitzt drei wesentliche Vorteile gegenüber anderen Energieträgern:

  • Sonnenstrahlung steht unbegrenzt und kostenlos zur Verfügung
  • Es werden keine Schadstoffe freigelegt
  • Es kommt zu keiner Lärmbelastung

Daher ist Photovoltaik auch für dicht besiedelte Gebiete die perfekte Energielösung. Karma Werte Kunden profitieren besonders in Siedlungen von der lärm- und emissionsfreien Solarstromerzeugung.

KarmaWerte Photovoltaik Technologie

Um den Photovoltaikischen Effekt für die Stromerzeugung nutzen zu können, benötigt man bestimmte PV-Module. KarmaWerte verwendet hier auf hochwertige Photovoltaikmodule, die einen ausgezeichneten Wirkungsgrad bieten

Wie funktioniert eine Solarzelle?

Unsere KarmaWerte Berater erklären dieses Prinzip mehrmals am Tag. Damit auch Sie als Interessent das Wissen verwerten können stellen wir hier einen kurzen Auszug unseres Wissens da.

Solarzellen, oder auch Photovoltaikzellen, bilden das Herzstück jeder Photovoltaikanlage. Die Funktionsweise erfolgt über ein chemisches Prinzip. Die KarmaWerte Berater erklären dieses Prinzip wie folgt: 1839 tauchte Alexander Bequerel zwei metallische Platten in eine leitfähige Flüssigkeit und entdeckte dass die Spannung zwischen den Platten bei direkter Sonneneinstrahlung stieg. 1954 wurde dieses Phänomen in Verbindung mit dem Halbleiter Werkstoff Silizium entdeckt. Dies wurde konstant weiterentwickelt und so entstand die heute bekannte Solarzelle.

Solarzellen - KarmaWerte Wissen

Der Photoeffekt – KarmaWerte erklärt

Das Lösen von elektrisch geladenen Teilchen aus einem Material unter Einwirkung von Sonnenstrahlung, wird als äußerer Photoeffekt bezeichnet.

Die Menge der aufnehmbaren Energie eines Elektrons ist nicht von der Intensität sondern von der Frequenz (also der Farbe) abhängig. Die Photonen (Bausteine der elektromagnetischen Strahlung) liefern die Energie zum Herauslösen der Elektronen.

Photoeffekt - Karma Werte Wissen

Es muss mindestens soviel Energie von einem Photon abgegeben werden, dass es dazu imstande ist, die (abhängig vom Material) Austrittsarbeit zu überwinden. Durch dieses Verfahren wird das Elektron (-) vom Atomkern (+) getrennt. Dadurch entsteht Spannung, aus welcher Photovoltaik-Strom resultiert. Deswegen nutzt man in der Photovoltaik den inneren Photoeffekt, der bereits durch sichtbares, ultraviolettes und infrarotes Licht verursacht wird.

Dieser genannte Photoeffekt tritt ausschließlich in Halbleitern wie z.B: Silizium, Germanium, Selen, GaAs Verbindungen auf. Nur in zwei Energiebereichen können sich die äußeren Elektronen jedes Atoms aufhalten. Und zwar in den sogenannten Energiebändern. Entweder im Valenzband (festsitzend als Bindung fungierend) oder im Leitungsband (frei beweglich). Jedoch haben Elektronen im Leitungsband eine Höhere Energie als im Valenzband. Es gibt zwischen den beiden Energiebereichen eine sogenannte „verbotene Energiezone“ deren Namen sich von der Tatsache ableitet das in diesem Energiebereich kein Elektron sein kann. Ein Photon mit ausreichender Energie (E=h*v) kann die Bindung des Elektrons lösen und es frei beweglich machen. Es hebt es also vom Valenzband ins Leitungsband.

Funktionsweise des Photoeffekts

Am absoluten Nullpunkt (-273,15 °C) sind alle Elektronen ausschließlich im Valenzband. Somit fungiert der Halbleiter auch als Isolator. Allerdings gibt es bei höheren Temperaturen Schwingungen der Atome im Kristallgitter wodurch Energie an Elektronen abgegeben werden kann. Wenn ein schwach gebundenes Elektron mehr als EG erhält, wird die Bindung aufgebrochen und es ins Leitungsband gehoben. (siehe Grafik) Dann wird der Halbleiter elektrisch leitend. Weil die Elektronen nicht durch außenstehendes Licht, sondern durch die eigene Temperatur des Kristalls angeregt werden, wird dies als Eigenleitfähigkeit bezeichnet.

Funktionsweise Photoeffekt - KarmaWerte

Die Eigenleitung wird bei hohen Temperaturen besser, umso mehr Elektronen ins Leitungsband gelangen. Dies funktioniert jedoch Umgekehrt auch. Je größer die Bandlückenenergie, bestimmten Temperaturen des Materials, desto geringer die Leitfähigkeit.

Sobald ein freies Elektron entsteht, und Bindungen durch aufgebrochen werden, entsteht ein Loch im Kristallgitter. Dieses Loch nimmt Elektronen von anderen Atomen auf. Nach diesem Vorgang verschwindet das Loch im Kristallgitter und taucht im anderen Atom wieder auf. Diese Löcher bewegen sich genauso wie freie Elektronen in den Halbleitern. Deswegen wird der elektrische Strom nicht nur durch Elektronen sondern auch von Löchern Transportiert. Sobald ein Elektron also zufällig auf ein Loch trifft wird es absorbiert. Dies ist eine Rekombination.

Wenn ein Halbleiter mit Sonnenlicht bestrahlt wird, werden Photonen absorbiert und Elektronen werden in das Valenzband angehoben. Das Loch und das Elektron liegen meistens nah beieinander. Es findet also, wenn in dem Halbleiter kein elektrisches Feld vorhanden ist, nach kurzer Zeit eine Rekombination statt.

Wird von außen eine Spannungsquelle angelegt, und im Halbleiter ein elektrisches Feld entsteht, fangen Elektronen und Löcher an sich zu trennen, und in entgegengesetzte Richtungen zu bewegen. Es fließt Strom. Diesen Vorgang nennt man Photoleitung.

Ein inneres elektrisches Feld entsteht auch ohne Anlegen einer äußeren Spannung, wenn die Halbleiter einen pn-Übergang enthalten. Dort wird die Energie des inneren elektrischen Feldes benutzt um die Elektronen/Loch-Paare zu trennen.

Zur Stromerzeugung kann das Potentialgefälle, welches durch die Trennung entsteht benutzt werden. Eine PV-Zelle funktioniert nach genau diesem Prinzip.

Die elektrische Leitfähigkeit von Halbleitern zeichnet sich dadurch aus, das sie größer ist als die von Nichtleitern, jedoch kleiner als die von Leitern. Das Meist genutzte Material in der Produktion von Solarzellen ist Silizium. Weitere Halbleiter sind: Germanium, Selen, Galliumarsenid, Galliumphosphid, Indiumantimonid, Cadmiumtellurid und Kupferindiumdiselenid.

Das Periodensystem stellt alle verfügbaren chemischen Elemente mit steigender Kernladungszahl tabellarisch dar. Ein Atom besteht aus einer Elektronenhülle und einem Atomkern. Derzeit bekannt ist, das ein Atomkern mindestens eines und bis 118 geladene Protone enthält. Die Anzahl der Protonen wird als Kernladungszahl bezeichnet und dient als Ordnungszahl (OZ) für die betreffende Atomsorte.Ein Atomkern ist von einer Elektronenhülle umgeben. Sobald diese Hülle so viele Elektronen (-) beinhaltet, wie im Kern Protonen (+) vorhanden sind, ist das Atom im elektrisch neutralen Zustand, da die gegensätzlichen elektrischen Ladungen von Proton und Elektron gleich groß sind. Silizium besitzt die Ordnungszahl 14 und hat daher 14 Protonen und wegen der elektrischen Neutralität auch 14 Elektronen. Diese kreisen in Schalen um den Atomkern. Nils Bohr entdeckte die Tatsache, dass in die innerste Schale nur zwei Elektronen passen.

Danach, also ab dem 3. Elektron gibt es eine 2. Schale die 8 Elektronen aufnehmen könnte. Ist auch diese Voll wird mit der 3. Schale begonnen, die auch mit 8 einen stabilen Zustand erreichen kann. Ein Siliziumatom besitzt 2 in der ersten, 8 in der zweiten und 4 in der dritten Schale, also gesamt 14. Damit eine stabile Elektronenkonfiguration zustande kommt, muß jedes Atom mit vier Nachbaratomen eine Bindung eingehen. Dabei wird für jedes Atom ein Elektron gestellt.

Somit besteht eine Bindung aus 2 Elektronen. Die Energiezufuhr durch die Photonen oder die Temperatur sind ausschlaggebend für die Leitfähigkeit von Halbleitern.

Um die Eigenleitfähigkeit von Halbleitern zu erhöhen wird eine geringe Menge an Fremdatomen zugefügt. Diese kontrollierte Verunreinigung nennt sich dotieren. Wird zB. Ein Siliziumatom durch ein Phosphoratom ersetzt kann diese 5 Bindungen zu Nachbaratomen herstellen. In der Praxis werden aber nicht nur Phosphoratome sondern auch Fremdatome wie Arsen(As), Antimon(Sb) oder Bismut(Bi). Diese Methode bewirkt dass eines der 5 Elektronen keine Bindung mehr besitzt, und sich deswegen leicht aus dem Atomkern lösen lässt. Der Atomkern bleibt dabei allerding positiv geladen.

Das Fremdatom wird auch Donator genannt, weil es ein Elektron abgibt. Ersetzt man aber das Siliziumatom durch ein Baratom anstatt eines Phosphoratoms, kann dieses drei Bindungen eingehen anstatt 4. Um diese Effekt zu erzielen kann man auch andere 3-wertige Elemente verwenden. ( Aluminium(Al), Gallium(Ga), oder Indium(In). Das entstandene Loch das durch die Methode entstanden ist bewirkt das bei einer der vier Bindungen des Siliziumatoms ein Elektron fehlt. Ein Elektron aus einem anderen Atom wird von diesem Loch absorbiert, was aber zu Folge hat das dieses Elektron in einem anderen Atom fehlt. Dabei wird das Baratom negativ geladen.

Ein Elektron benötigt relativ wenig Energie um in das neu entstandene Loch des positiv geladenen Siliziumatoms zu gelangen. Löcher können sich im Valenzband genauso frei bewegen wie ein Elektron im Leitungsband. Deswegen werden solche Löcher auch Defektelektronen genannt. Da das Boratom in der Lage ist ein Elektron aufzunehmen wird es Akzeptor genannt. Durch die Leitfähigkeit der positiven Ladungsträger(Löcher) wird der Halbleiter positiv-leitend (p-leitend). Essentiell für das weitere Verständnis, dass Donatoren(die ein Elektron abgeben) eine positive Ladung darstellen, und Akzeptoren(die ein Elektron aufnehmen) eine negative Ladung.Wenn ein n-dotierter und ein p-dotierter miteinander verbunden werden, entsteht ein pn-Übergang. Dort diffundiert der Überschuss an freien Elektronen im n-Gebiet in das p-Gebiet mit Überschuss an Löchern. Aufgrund dessen entsteht ein inneres elektrisches Feld zwischen den beiden genannten Gebieten. Diese nennt man deswegen Sperrschicht.

Sobald ein metallischer Kontakt an p und n-Schicht angebracht wird, entsteht eine Halbleiterdiode. Auch bei einem Kurzschluß fließt dort kein Strom. Denn sofort werden in beiden Zonen Raumladungen und Kontaktspannungen augenblicklich kompensiert. Wird jedoch eine positive Spannung (U) in der Richtung von der p-Schicht zur n-Schicht gelegt, dringen Defektelektronen von der p in die n-Schicht. Raumladungen, der Potentialunterschied und die Diffusionsspannung werden abgebaut und zahlreiche Elektronen und Löcher bewegen sich konstant in Richtung Sperrschicht. Durch diesen Effekt fließt Strom.

Nach dem gleichen Gesetz funktioniert auch eine Photozelle. Sobald Sonnenlicht auf die Oberfläche der Zelle trifft, wird es absorbiert und Elektronen/Lochpaare werden gebildet. Elektronen/Lochpaare werden so schnell durch das innere elektrische Feld voneinander getrennt, das sie nicht mehr rekombinieren können. Diese sammeln sich schließlich aufgrund der negativen Ladung in der n-Schicht. Die Löcher gehen in Feldrichtung in das p-Gebiet. Die elektrische Feldstärke in der Sperrschicht wird so lange durch die Trennung der Ladungen reduziert bis sich keine Elektronen/Lochpaare mehr bilden können. So entsteht die sogenannte Leerlaufspannung. Schliesst man die Front und Rückenkontakte über eine von außen leitende Verbindung kurz, können die Ladungsträger abfließen. Somit beginnt ein Kurzschlusstrom beginnt zu fließen. „In der Zeit in der, der Ladungsträger die Energie nicht abgibt, kann der entstandene Strom vom Verbraucher abgegriffen werden. Normalerweise liegt die Spannung bei maximaler Leistung von Siliziumzellen bei ca. 0,5 Volt. Damit höhere Spannungen erreicht werden können, verschaltet man in einem Solarmodul mehrere Solarzellen.“, erklärt der KarmaWerte Photovoltaiktechniker Zechner.

Funktionsweise Photoeffekt Absorption - KarmaWerte Wissen

Die chemische Funktionsweise der KarmaWerte Photovoltaikanlagen ist also komplexer, als man auf den ersten Blick erwarten würde. Die zertifizierten Photovoltaikberater und Planer der Karma Werte GmbH geben Ihnen natürlich gerne noch Detailinformationen zur Funktionsweise der Solarstromerzeugung.

Eigenschaften von Solarzellen – Experten von Karma Werte erklären

Die KarmaWerte Photovoltaik Experten besitzen fundiertes Wissen über die Eigenschaften von Solarzellen – diese Grundkenntnisse sind wichtig, um die Solarstromerzeugung mit Hilfe der Photovoltaikmodule effizient gestalten zu können.

Ersatzschild einer Solarzelle

Wie im vorherigen Kapitel beschrieben, entsteht am pn-Übergang innerhalb der PV-Zelle eine Sperrschicht. Wird an die p-dotierte Anode ein Pluspol gelegt, und an die n-dotierte Katode den Minuspol, so wird die gesamte Spannung in die Sperrschicht getrieben. Dadurch wird die Sperrschicht kleiner und die Elektronen und Löcher können durchdringen. Es fließt der sogenannte Durchlass-Strom. Der Durchlassstrom nimmt bei Erhöhung der angelegten Spannung exponentiell zu. Wird andersherum an der p-dotierten Anode der Minuspol, und an der n-dotierten Katode ein Pluspol angebracht, wird die Sperrschicht hingegen vergrößert.

Wird die Sperrspannung immer weiter vergrößert, wächst die Sperrschicht und Valenzelektronen können sich aus der Sperrschicht lösen. Dadurch kommt es zur Bildung neuer Elektronen/Lochpaare wodurch Sperrstrom fließt.
Beleuchtet die Sonne eine Solarzelle, werden massenhaft freie Ladungsträger erzeugt. Diesen Vorgang beschreibt man am besten durch eine Parallelschaltung einer Stromquelle und einer Diode. Die Stromquelle erzeugt den sogenannten IPH, dieser ist abhängig von der Einstrahlung, wodurch die Dioden-Kennlinie in Sperrrichtung verschoben wird.

 

Solarzellkennlinien

Oftmals werden nur Teile der Strom und Spannungskennlinie dargestellt, wo Strom durch Solarzellen produziert wird. Um diese Solarzellenkennlinie zu erhalten, wird meistens die Hellkennlinie an der Spannungsachse gespiegelt. Die Solarzellenkennlinie wird durch drei Punkte beschrieben.

Photovoltaik Zellenarten – Karma Werte informiert

Bei Photovoltaikmodulen gibt es verschiedenee Bauweisen, die sich vor allem im Wirkungsgrad unterscheiden. KarmaWerte verwendet ausschließlich polykristalline Module.
Aufgrund der verwendeten Ausgangmaterialien und der Kristallstruktur in zwei Hauptkategorien einteilen.

  • Kristalline Zellen
  • Dünnschichtzellen

Zu den wichtigsten Zellen weltweit gehören wegen Ihrer häufigen Benutzung (Weltmarktanteil von 85%) die Kristallinen Zellen. Für Konsumenten wird es immer attraktiver durch Preissenkungen durch Verbesserungen bisheriger Produktionsprozessen und wegen Ihrer besseren Wirkungsgrade. Das größte Potential besitzen allerdings die sogenannten Dünnschichtzellen, da diese Technologie noch relativ jung ist. Die ersten Dünnschichtzellen wurden aus amorphen Silizium hergestellt, bei den heutigen modernen Dünnschichtzellen ist es möglich aus einer Vielzahl an Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften zu wählen.Photovoltaik Zellenarten - KarmaWerte Wissen

Kristalline Zellen sind laut der Karma Werte Experten zur Zeit die effizientere Technologie – das KarmaWerte Photovoltaik Sortiment bietet hier unterschiedliche Varianten, die je nach Projekt individuell gewählt werden.

Polykristalline Siliziumzellen

Polykristalline Siliziumzellen sind die meistverbauten Modultypen bei Photovoltaikanlagen. Auch KarmaWerte installiert ausschließlich diesen Modultyp aufgrund des guten Preis-Leistungs-Verhältnisses.Polykristalline Siliziumzellen - KarmaWerte Wissen

Herstellung von polykristallinen Siliziumzellen

„Da kein aufwendiges Ziehen von Einkristallen bei der Herstellung von polykristallinen Siliziumzellen nötig ist, gestaltet sich deren Herstellung enorm einfacher.“, erklärt KarmaWerte Mitarbeiter Rene Zechner. Außerdem ist die Herstellung mit einem wesentlich geringeren Zeitaufwand und daraus resultierenden geringeren Kosten auch wesentlich günstiger. Das bei polykristallinen Siliziumzellen am häufigsten angewandte Verfahren ist das Gieß-Verfahren, welches auch für die Karma Werte Photovoltaik Module verwendet wird.

Bei allen Produktionsverfahren werden gereinigte Siliziumschmelze in Tiegel oder Blöcke gegossen, die unterschiedlich geformt sein können. Wer mehr über die Herstellung der Module und über die Funktionsweise von Photovoltaik erfahren möchte, findet bei KarmaWerte den richtigen Ansprechpartner. Auf Anfrage stellen die Karma Werte Mitarbeiter gerne weitere Informationen bereit. Natürlich beantworten wir auch gerne Anfragen zu diesem Thema.

Unsere Top Kundenprojekte bei KarmaWerte

Erfahren Sie hier mehr über unsere KarmaWerte Kundenprojekte

KarmaWerte installiert Photovoltaikanlagen für Privathaushalte, Betriebe und Landwirtschaften in ganz Österreich. Von der Planung bis zur Montage betreuen wir unsere Kunden ganzheitlich – zusätzlich erledigen wir auch den Behördenweg zur Genehmigung der PV-Anlagen und die Abwicklung der Förderung. Hier finden Sie eine Auswahl unserer Karma Werte Photovoltaik Projekte mit den Ertragsleistungen zwischen 3 kWp und 10 kWp.


KarmaWerte Unternehmen

  • Dank der KarmaWerte Photovoltaik Berater und Techniker läuft meine Photovoltaik Anlage wie geplant. Die Inbetriebnahme war Dank KarmaWerte ein Spaziergang

    R. Reisinger aus St. Peter am Wimberg Landwirt

  • Karma Werte Photovoltaik Anlagen waren die günstigsten in dieser Qualitätsklasse. In Verbindung mit dem Energieregler kann ich den Sonnenstrom auch für die Bereitung von Warmwasser nutzen.

    W. Mayrhofer aus Asten Pensionist

KarmaWerte_logo

Die KarmaWerte GmbH steht für eine neue Art von Unternehmen – wirtschaftliche und ökologische Ziele müssen nicht im Widerspruch stehen. Das Unternehmen schreibt im eigenen Leitbild fest, dass der Mensch im Zentrum stehen muss.

Standorte

Standort Graz

Leonhardstraße 44
A-8010 Graz
E-Mail: office[at]karmawerte.at
Telefon: +43 316 335221

Standort Linz

Europaplatz 4
A-4020 Linz
E-Mail: office[at]karmawerte.at
Telefon: +43 316 335221