Was bedeutet "Solar"? Das Wort Solar ist abgeleitet von dem lateinischen Wort Sol (die Sonne, der römische Sonnengott) und bezeichnet Dinge und ...

Was bedeutet „Solar“?
Das Wort Solar ist abgeleitet von dem lateinischen Wort Sol (die Sonne, der
römische Sonnengott) und bezeichnet Dinge und Methoden, die sich auf
die Sonne beziehen.

Was ist die Solarindustrie?
Als Solarindustrie wird die Gesamtheit der Unternehmen bezeichnet, die
als Zulieferer Produkte zur Herstellung von Solarzellen liefern oder in den
Herstellungs- und Vertriebsprozess selbst eingegliedert sind. Hierbei gibt
es Unternehmen und Hersteller, die die gesamte Wertschöpfungskette
erschlossen haben und andere, die nur Teilprozesse durchführen, wie
zum Beispiel Wafer, Anlagenbau (photovoltaische Anlagen), Kraftwerksbau
(Solarthermie), etc..

Was ist Solarenergie?
Solarenergie - die Energie der Sonne. Die Sonne strahlt pro Sekunde
etwa so viel Energie auf unseren Planeten, wie bei der Verbrennung von
200.000 Milliarden Tonnen Steinkohle frei würden. Das ist mehr als das
10.000-fache des jetzigen Weltenergieverbrauchs.
Die Sonne liefert der Erde hauptsächlich zwei Arten von Strahlungsener-
gie: Wärme und Licht.
Die Sonnen-Strahlung, die uns erreicht, ein großer Teil wird bereits von
der Atmosphäre absorbiert bzw. reflektiert, besteht aus sichtbarem Licht
und UV-Strahlen, die man nicht sieht, aber spürt, da sie z.B. Wärme er-
zeugt, oder den berüchtigten Sonnenbrand.

Einige Solarsysteme machen sich die Wärme zu nutzen, andere transfor-
mieren die Lichteinstrahlung in elektrische Energie. Solarenergie wird auch
als „alternative oder regenerative Energie“. bezeichnet, als eine Alternative
zu fossilen Brennstoffen, wie öl, Gas, Kohle oder Kernspaltung in AKW.
Wenn wir über solare Energiegewinnung sprechen, ist damit gemeint,
dass die gewonnene Energie direkt aus dem Sonnenlicht gewonnen wird.
Edmond Becquerel, ein französischer Physiker, beschrieb als erster den
Photoelektrischen-Effekt im Jahr 1839. Er stellte fest, dass bestimmte Ma-
terialien bei Sonnenlicht geringe Mengen an Strom erzeugen können.

Als erster untersuchte Albert Einstein zu Beginn des 20. Jahrhunderts den
photoelektrischen Effekt und entwickelte die Quantentheorie, auf der die
aktuelle Photovoltaik aufbaut und die Entwicklung der Solarzellen beruht.
Einstein beobachtete, dass elektrische Spannung entsteht, wenn das Licht

auf metallische Oberflächen trifft. Der weltweit erste Solarkollektor wur-
de von Horace de Saussare, einem Schweizer Wissenschaftler, bereits im
Jahre 1767 gebaut.
Wie entsteht aus Licht Strom?
Einige Solarsysteme machen sich die Wärme zu Nutze, andere transfor-
mieren die Lichteinstrahlung in elektrische Energie („Photovoltaik“). Das
Wort Photovoltaik ist eine Zusammensetzung aus dem griechischen Wort
für Licht und dem Namen des Physikers Alessandro Volta. „Photovoltaik“
steht für die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie.
Photovoltaikanlagen nutzen mit dem photovoltaischen Effekt eine der um-
weltschonendsten Formen der Gewinnung elektrischer Energie.

Fällt Sonnenlicht auf einen so genannten Halbleiter - in der Regel Silizi-
um -, werden dort Elektronen freigesetzt. Ein Halbleiter ist ein Material,
das weder den Isolatoren noch den Leitern zugeordnet werden kann und
dessen elektrische Eigenschaften durch die Beimengung von Fremdstoffen
(Dotierung) gravierend beeinflusst werden kann. Die Solarzelle besteht
aus zwei aneinander grenzenden und mit separaten Metallkontakten ver-
sehenen Halbleiter-
schichten, die jeweils so dotiert wurden, dass eine so genannte „n“ Schicht
(n = negativ) mit einem Elektronenüberschuss und eine darunter liegende
„p“ Schicht (p = positiv) mit einem Elektronenmangel entsteht. Positiv und
negativ geladene Teilchen entstehen. Durch ein internes elektrisches Feld
werden die Ladungsträger getrennt. So entstehen Bereiche mit Elektronen-
überschuss und Bereiche mit Elektronenmangel.
Dem Konzentrationsgefälle folgend fließen deshalb Elektronen vom n- in
das p-Gebiet, so dass sich im Inneren dieser Halbleiterstruktur ein elek-
trisches Feld ausbildet, die so genannte „Raumladungszone“. Hier fließt
ein elektrischer Strom.
Bei einer Solarzelle ist die obere n-Schicht so dünn, dass die Photonen
des einfallenden Sonnenlichts sie durchdringen können und erst in der
Raumladungszone ihre Energie an ein Elektron abgeben. Das so angeregte
Elektron ist beweglich, folgt dem inneren elektrischen Feld und gelangt so
aus der Raumladungszone heraus zu den Metallkontakten der n-Schicht.
Beim Anschluss eines Verbrauchers wird der Stromkreis geschlossen: Die
Elektronen fließen über den Verbraucher zum Rückseitenkontakt der So-
larzelle und schließlich zur Raumladungszone zurück.

Woraus besteht eine Solarzelle?
über 95 % aller auf der Welt produzierten Solarzellen bestehen aus dem

Halbleitermaterial Silizium (Si). Silizium hat den Vorteil, dass es als zweit-
häufigstes Element der Erdrinde in ausreichenden Mengen vorhanden und
die Verarbeitung des Kristalls relativ gesehen umweltverträglich ist.
Je nach Kristallart unterscheidet man drei Zelltypen: monokristallin,
polykristallin und amorph. Die verschiedenen Zelltypen unterscheiden
sich wiederum in ihren Herstellungskosten und den unterschiedlichen
Wirkungsgraden. Die Wirkungsgrade amorpher Zellen (sog. „Dünnschicht-
zellen“) liegen unter denen der anderen beiden Zelltypen; dafür sind sie
aufgrund des weniger aufwändigen Herstellungsverfahrens günstiger im
Preis.

Von der Solar-Zelle zum Modul
Bei voller Sonneneinstrahlung (ca. 1.000 Watt pro Quadratmeter) fällt auf
eine Solarzelle der Größe 10 x 10 cm eine Strahlungsleistung von etwa
10 Watt. Eine solche Zelle kann dann je nach Qualität eine elektrische
Leistung von 1 - 1,5 Watt abgeben. Um die Leistung zu erhöhen, werden
mehrere Zellen kombiniert und zu einem Solarmodul verschaltet. Die Ver-
bindung mehrerer Module bezeichnet man schließlich als Solargenerator.

Aus welchen Teilen besteht eine Photovoltaikanlage?
Eine Photovoltaikanlage besteht in der Regel aus
den Solarzellen, die in Solarmodulen zusammengefasst werden. Solarmo-
dule sind die wichtigsten Teile einer Solaranlage. Eine Solaranlage besteht
aus vielen miteinander verbundenen Solarmodulen. Aufgrund unterschied-
licher geografischer Einstrahlungswerte, spielt der Standort für die Strom-
produktionsmenge einer Solaranlage eine wichtige Rolle. Die Herstellung
von Solarzellen lässt sich in folgende wichtige Methoden unterteilen: Zum
einen sind dies Polykristalline (Mono und Multi) Solarzellen mit einem
Marktanteil von ca. 90 % (2007), hergestellt aus Silizium Wafern. Des
Weiteren gibt es Dünnschicht-Solarzellen, hergestellt mit Hilfe der Vaku-
um-Technologie, mit einem Marktanteil von 9 % (2007). Für Dünnschicht-
Solarzellen können verschiedene Metall-Legierungen verwendet werden:
Silizium, in Form von amorphen Silizium,
Cadmium-Tellurit (CdTe) und
Cadmium-Indium-Gallium-Selen (CIGS) und letztlich
Konzentrator-Solarzellen mit einem Marktanteil von 1% (2007).
Während in der Halbleiterindustrie 99,99 % reines Silizium notwendig ist
(als 9N bekannt), sind die Reinheits-Anforderungen im Solarmarkt wesent-
lich niedriger.
Dem Wechselrichter. Die Solar-Wechselrichter wandeln den elektrischen

Strom von Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC). Dieser kann dann in
das öffentliche Netz eingespeist werden oder im Haushalt verwandt wer-
den.
dem Einspeisezähler. Dieser Zähler zeichnet die Menge Strom auf, die in
das jeweilige Stromnetz abgegeben wird.
den Befestigungssystemen: Im Freiland errichtete Solarmodule werden
auf einem Untergestell montiert. Die Unterkonstruktion kann entweder
mit einer konstanten Neigung starr montiert werden oder als Trackersys-
tem, bei dem die Solarmodule ein-oder zweiachsig der Sonne nachgeführt
werden.
dem Netzanschluss: Im Rahmen des Genehmigungsverfahrens für eine
Solaranlage wird der Anschlusspunkt bestimmt, an dem über eine Verka-
belung die Solar-anlage mit dem Netzanschlusspunkt verbunden wird.
Darüber hinaus werden häufig eine (Fern-)Anlagenüberwachung sowie
eine Datenvisualisierung eingebaut.

Was bedeutet eigentlich Kilowatt Peak (kWp)?
Kilowatt Peak steht für Spitzenleistung (engl. Peak = Spitze). Dieser Wert
gibt die Leistung an, die ein Solarmodul bei voller Sonnenbestrahlung (un-
ter festgelegten Standard-Test-Bedingungen) erreicht. Als Standardbedin-
gung wird eine optimale Sonneneinstrahlung von 1.000 Watt pro Quadrat-
meter angesetzt, die in Deutschland in den Mittagsstunden eines schönen
Sommertages erreicht wird.
Die Peak-Leistung wird von den meisten Herstellern auch als „Nennwert“
oder „Nennleistung“ bezeichnet. Da sie auf Messungen unter optimalen
Bedingungen basiert, entspricht die Peak-Leistung nicht der Leistung unter
realen Einstrahlungsbedingungen. Diese liegt wegen der starken Erwär-
mung der Solarzellen in der Praxis ca. 15 bis 20 % darunter.

Gibt es verschiedene Wirkungsgrade?
Der Wirkungsgrad beschreibt grundsätzlich das Verhältnis der nutzbaren
zur eingesetzten Energie. Je höher der Wirkungsgrad, desto besser ist die
Fähigkeit, Lichteinstrahlung in Strom umzuwandeln. Man unterscheidet
Zellen-, Modul- und Systemwirkungsgrad. In der kommerziellen Massen-
fertigung wird derzeit ein Zellenwirkungsgrad je nach eingesetzter Tech-
nologie von bis zu 18,3 % erreicht.
Der Modulwirkungsgrad bezieht sich auf die gesamte Modulfläche und
ist deshalb immer etwas geringer als der Zellenwirkungsgrad. Dies liegt
u.a. an den nicht nutzbaren Zwischenräumen der aneinander gereihten
Solarzellen im Modul. Der Systemwirkungsgrad bezieht sich auf die kom-

plette Solarstromanlage. Hier ist in Relation zum Modulwirkungsgrad ein
weiterer Abfall zu verzeichnen, der auf Durchleitungsverluste z.B. durch
Kabel zurückzuführen ist.

Was passiert bei Bewölkung?
PV-Module nutzen nicht nur das direkte Sonnenlicht bei klarem Himmel,
sondern auch die sogenannte diffuse Lichteinstrahlung bei Bewölkung. Je
heller es draußen ist, desto höher ist die Leistung der Module - egal ob
dabei die Sonne direkt zu sehen ist oder nicht. In Mitteleuropa macht der
diffuse Anteil übrigens gut 50 % der Einstrahlung aus.
Schlechtes Wetter verringert natürlich vorübergehend die Energieproduk-
tion von Solaranlagen. Die Solargutachter berücksichtigen aber in ihren
Studien die für einen Standort typischen durchschnittlichen Witterungsbe-
dingungen.
Trotzdem kann der jährliche Solarertrag vom Durchschnittswert abwei-
chen. Solarsysteme werden so konzipiert, dass Sie fast allen Wetterbedin-
gungen standhalten. Blitz, Sturm bis zu 120 Kilometer pro Stunde und
extreme Temperaturen sind Einflussfaktoren, denen Solaranlagen stand-
halten können.
Darüber hinaus sind Solaranlagen gegen solche möglichen Schadensfälle
versicherbar.

Module - je kühler desto besser!
Oft wird übersehen, dass PV-Anlagen meistens bei 25°C optimal laufen.
Der Anteil direkter Sonnenstrahlen z.B. am *** capital A *** äquator ist
zwar vergleichsweise höher als in unseren Breiten, allerdings mindern
die hohen Außentemperaturen den Ertrag der Anlage durch die Erhitzung
der Module erheblich. Bei den gängigen Siliziumzellen beträgt der Leis-
tungsabfall rund 0,4 % pro °C. Die kühleren Temperaturen in Deutschland
kompensieren also die schwächere Einstrahlung merkbar.

Was bestimmt den Umsatz einer Solaranlage?
Der generierte Ertrag einer Solaranlage wird bestimmt durch drei wesent-
liche Faktoren:
das Niveau der Solareinstrahlung,
die Effizienz der Module und die
erwartete Verfügbarkeit einer Anlage (z.B. Ausfallzeiten aufgrund eines
Systemausfalls.)
Das Niveau des Solarertrags wird durch Sonneneinstrahlungs-Gutachten
ermittelt, wobei die Ertragsgutachter die Solarerträge standortbezogen

ermitteln. Der Wirkungsgrad der Module ist in der Regel von den Herstel-
lern garantiert.
Wenn in einer bestimmten Frist die Effizienz unter ein festgelegtes Niveau
fällt, ist in der Regel eine Strafe an den Eigentümer der Solaranlage zu
zahlen. Die Verfügbarkeit der Anlage ist in der Regel durch einen Betriebs-
und Wartungsvertrag garantiert. Diese Faktoren führen zu einem spezi-
fischen Ertrag: Kilowattstunden (kWh) je installiertem Kilowatt (kWp) und
Jahr.
Hat zum Beispiel eine Anlage eine installierte Leistung von 10 Megawatt
Peak und einem spezifischen Ertrag von 1.300 Kilowattstunden im Jahr so
kann diese Anlage 13.000 kWh im Jahr produzieren.
Die produzierten Kilowattstunden multipliziert mit dem gesetzlich garan-
tierten Einspeisetarif (in den Ländern, in denen dieser staatlich garantiert
wird, z.B. Italien) ergeben die jährlich zu erwartenden Einnahmen der
Solaranlage.

Ist Solarenergie nicht viel teurer als konventionelle Energie-
quellen?
„Grid Parity“ - der Punkt an dem Photovoltaik gleich oder günstiger ist als
Strom aus konventionellen Energiequellen - wurde bereits in einigen Orten
mit hoher Sonneneinstrahlung und wo fossile Brennstoffe importiert wer-
den müssen, erreicht. (z.B. Inseln wie Hawaii). Es wird erwartet, dass wei-
tere Regionen in naher Zukunft ebenfalls „Grid Parity“ erreichen können.
In vielen Teilen der Welt bleibt aber die Energieproduktion aus Solarstrom
teurer als aus fossilen Energieträgen. Da fossile Energien aber zum einen
die größten Verursacher von Umweltverschmutzung und Kohlendioxide-
missionen und zum anderen endlich sind (z.B. Nordsee-Gas) haben Regie-
rungen auf der ganzen Welt die Notwendigeit erkannt, sich hin zu einer
nachhaltigeren Energiegewinnung zu bewegen (Sonnen und Windenergie,
Geothermie, Biomasse und Wasserkraft). So hat sich zum Beispiel die Euro-
päische Union bis 2020 verpflichtet, 20% seiner Energie aus erneuerbaren
Quellen zu gewinnen. Staatliche Subventionen und Einspeisetarife wurden
entwickelt, um dieses Ziel zu erreichen. Investitionen in diese Technolo-
gien sollen durch eine hohe Rentabilität stimuliert werden.
Die derzeitige Regierung unterstützt andere Länder in Europa bei Ihrer
Energiepolitik hin zu einem höheren Anteil an regenerativen Energien. Der
technische Fortschritt ist enorm, so dass die „Grid Parity“ immer näher
rückt und damit gleichzeitig das Niveau der staatlichen Unterstützung
reduziert werden kann.

Was sind Einspeisetarife?
Einspeisetarife für Solarenergie sind die wichtigste Unterstützung durch
die europäischen Regierungen. In den Ländern mit gesetzlich festgeschrie-
benen Einpeisetarifen sind die größten Investitionen in Solartechnologien
festzustellen (Deutschland und Spanien). Viele weitere Länder folgten in
den letzten Jahren dieser Politik.
Einspeistarife garantieren einen festen Preis für die von der Solaranlage
produzierte Kilowattstunde. Variationen gibt es hinsichtlich eines zu-
sätzlichen Inflationsausgleiches und Marktausgleichszahlungen. Für die
Eigentümer einer Solaranlage wird die Investition aufgrund der teilweise
garantierten Einspeisetarife zu einem attraktiven Investment mit relativ
geringen Risiken und gut vorhersehbaren Cash-Flows.

Wer investiert in Solarenergie?
Energieversorger sind die größten Investoren im Bereich der erneuerbaren
Energien, zum Teil als Kerngeschäft in der Stromerzeugung, aber auch,
weil einige europäische Länder Energieversorgungsunternehmen verpflich-
tet haben, einen Mindestanteil ihrer Energie aus erneuerbaren Quellen
zu erzeugen. Diese Anforderungen können entweder durch den Bau oder
durch den Kauf von erneuerbaren Energieprojekten oder durch den Kauf
von Co2- Zertifikaten realisiert werden.
Pensionsfonds und andere institutionelle Investoren sind ebenfalls große
Investoren im Bereich der Solarenergie, vor dem Hintergrund, dass lang-
fristige, vorhersehbare Cash-Flows über solche Solarprojekte realisiert
werden können. Auch eine Vielzahl von Investmentfonds investiert in
Solarprojekte und bietet institutionellen und privaten Anlegern attraktive,
langfristige Umsätze an.