Werkstoffe für Photovoltaik und Solarstromgeneratoren mit hervorragender Witterungsbeständigkeit

• Nach der Installation stößt ein Photovoltaikgenerator keine Treibhausgase mehr aus.
• Photovoltaikgeneratoren können überall installiert werden.
• Durch die Möglichkeit, Solarstromgeneratoren in der Nähe der Stromverbraucher zu platzieren, werden Übertragungsverluste minimiert und Kosten gesenkt.
• Photovoltaikgeneratoren können an den Wänden oder Dächern von Gebäuden installiert werden und erzeugen Strom, ohne Land zu beanspruchen.
• Die Effizienz von Photovoltaikgeneratoren ist unabhängig von ihrer Größe, was den Betrieb kleiner, geographisch verteilter Generatoren praktisch macht.
• Die Fähigkeit der Photovoltaik, lokal erzeugten und lokal verbrauchten Strom bereitzustellen, macht sie zu einer idealen Stromquelle für Regionen ohne Stromleitungen – wie etwa abgelegene Berggemeinden – und zu einer Notstromversorgung im Notfall.
• Solargeneratoren können nachts keinen Strom erzeugen und selbst tagsüber kann ihre Leistung je nach Witterungsbedingungen stark schwanken.

Photovoltaikgeneratoren können nach ihrer Größe in zwei Kategorien eingeteilt werden: Megasolargeneratoren, die ein Megawatt oder mehr Leistung erzeugen können, und kleinere dezentrale Generatoren, wie sie auf den Dächern von Gebäuden installiert werden. Laut IEA sind etwa 60 % aller Photovoltaikgeneratoren Megasolargeneratoren, der Rest sind dezentrale Generatoren.

Megasolarkraftwerke sind groß angelegte Anlagen, die sich üblicherweise in der Nähe von Gewässern oder auf Flächen befinden, auf denen früher Ackerland angebaut wurde. Der von ihnen erzeugte Strom wird nicht vor Ort verbraucht, sondern über das Stromnetz an andere Standorte übertragen.

Eine neuere Innovation, die sowohl bei Megasolaranlagen als auch bei dezentralen Generatoren zum Einsatz kommt, ist die Verwendung von Batterien zur Speicherung des tagsüber erzeugten Stroms. Auf diese Weise wird eine größere Flexibilität hinsichtlich der Art und Weise der Stromnutzung erreicht.

Derzeit bauen viele Länder weltweit die Solarenergie aus, um die Treibhausgasemissionen zu senken. Eine Folge davon ist, dass die von verschiedenen Ländern verfolgten Energiepolitiken zu wichtigen Faktoren geworden sind, die den globalen Photovoltaikmarkt beeinflussen.

Zwei besonders wichtige Beispiele für derartige Maßnahmen sind Einspeisetarife und herkömmliche staatliche Subventionen. Mit Einspeisetarifen soll der Ausbau erneuerbarer Energien gefördert werden, indem Kraftwerksbetreibern in Form gesetzlich vorgeschriebener Mindestabnahmepreise für erneuerbare Energien eine Sonderbehandlung gewährt wird, während Subventionen die Kosten für Bau und Betrieb von Kraftwerken direkt decken.

Auch künftig dürfte die politische Unterstützung für Solarenergie in vielen Ländern robust bleiben und die Investitionen in Mega-Solaranlagen dürften ihren jüngsten Wachstumstrend fortsetzen.

Die Stromerzeugung durch Photovoltaik (PV) besteht nicht nur aus Solarzellen. Solarstromgeneratoren bestehen aus Photovoltaikelementen und anderen Komponenten. Die einfachste Funktionseinheit ist die Photovoltaikzelle (oder Solarzelle). Zellgruppen können zu einem Modul kombiniert werden. Jedes Modul besteht aus mehreren Dutzend Zellen, die in einer planaren Gitterkonfiguration angeordnet und zusammen mit einem Rahmen, Glas, Verkapselungsmaterial, einer Rückseitenfolie und einer Anschlussdose verpackt sind. Zwei oder mehr Module können in Reihe geschaltet werden, um einen Strang zu bilden. Zwei oder mehr Stränge können parallel geschaltet werden, um ein Array zu bilden.
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Der von jedem Modul erzeugte Strom wird von einer Anschlussdose auf der Rückseite des Moduls gesammelt und über Anschlüsse und Kabel an die Außenwelt abgegeben. Diese Anschlussdosen enthalten Bypassdioden, die eine wichtige Rolle bei der Vermeidung von Energieverlusten spielen, indem sie den Stromfluss um Zellen herumleiten, die aufgrund beschädigter oder verschmutzter Oberflächen möglicherweise nicht richtig funktionieren.

Photovoltaikgeneratoren erzeugen Gleichstrom (DC), der mithilfe von Spannungsaufbereitern (Wechselrichtern) in Wechselstrom (AC) umgewandelt werden kann, um die normale Wechselstromversorgung von Haushalten sicherzustellen.

Um die Sicherheit und Leistung kommerzieller Photovoltaikprodukte zu gewährleisten, werden Photovoltaikmodule von unabhängigen Zertifizierungsstellen wie dem international anerkannten UL, dem TÜV Rheinland oder JET in Japan und ähnlichen Stellen weltweit geprüft und zertifiziert. Damit ein Modul zertifiziert werden kann, müssen die Materialien, aus denen es hergestellt ist, eine Reihe von Sicherheitstests bestehen.

Photovoltaikgeneratoren werden in rauen Umgebungen betrieben, die strenge Anforderungen an die Materialien ihrer Komponenten stellen. Insbesondere Generatoren, die in landwirtschaftlichen Gebieten, in der Nähe von Gewässern oder auf steilen Berghängen installiert werden sollen, müssen schweren Stürmen, eisigen Temperaturen und intensiver UV-Strahlung standhalten, was Materialien mit hervorragender Wetterbeständigkeit und Kälteschlagfestigkeit erfordert. Darüber hinaus erfordert die erwartete Lebensdauer dieser Systeme von 20 Jahren Materialien mit außergewöhnlichen Langzeiteigenschaften, während die sichere Erzeugung und Übertragung von elektrischer Energie Einschränkungen hinsichtlich Hitzebeständigkeit, Flammhemmung, Kriechstromfestigkeit usw. mit sich bringt. Alle diese Anforderungen an die Materialeigenschaften spiegeln sich in den Testmethoden – und in den numerischen Werten der Leistungskriterien – wider, die von Zertifizierungsstellen wie UL und TÜV Rheinland verwendet werden, und der beste Weg, die Konformität von Photovoltaiksystemen sicherzustellen, besteht darin, nur Materialien zu verwenden, die zertifiziert wurden, um all diese strengen Spezifikationen zu erfüllen.