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Bibliothek der Sachgeschichten - Solarenergie
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Inhalt Aus Sand und Sonne kann man Strom gewinnen? Das soll funktionieren? Das geht, behauptet Armin Maiwald , während er es sich bei strahlendem Sonnenschein am Strand gemütlich macht. Und schon beginnt er, uns in die Geheimnisse der Stromgewinnung einzuweihen. Da ist zunächst die Sonne . Ihre Strahlen kann man als Licht sehen und als Wärme auf der Haut fühlen. Es gibt aber auch Strahlen, die man erst spürt, wenn sie einen Sonnenbrand verursacht haben, die UV-Strahlen. Im Inneren der Sonne schmelzen bei 15 Millionen Grad Atomkerne. Das setzt eine unglaubliche Energie frei, die als Strahlung auf die Erde trifft. In vielen Experimenten haben die Wissenschaftler herausgefunden, dass man sich das Licht der Sonne nicht nur als Strahlen vorstellen muss. Es besteht aus vielen winzigen Teilchen, die man Photonen nennt. Dass sie voller Energie sind, kann man beweisen: Wenn man eine schwarze Metallplatte in die Sonne legt, wird sie allmählich heiß. Wie alles besteht auch die schwarze Platte aus vielen Atomen. Ein Atom hat einen Atomkern, um den mehrere Elektronen angeordnet sind. Trifft nun ein Photon auf ein Atom der schwarzen Platte, wirft es dabei ein Elektron aus seiner Bahn. Das saust herum und will wieder an einen Atomkern andocken. Weil aber ganz viele Photonen auf die Platte treffen, werden auch ganz viele Elektronen aus der Bahn geworfen. Dieses Herumsausen erzeugt die Wärme. Als nächstes braucht man Sand . Sand besteht aus Silizium und Sauerstoff. Um den Sand zur Stromgewinnung zu benutzen, muss ihm der Sauerstoff entzogen werden. Wie das in der Industrie gemacht wird, zeigt Armin Maiwald. Dazu braucht man feinen Sand, in dem Quarzgestein enthalten ist. Dieser Quarzsand wird mit Holzkohle und gewöhnlicher Kohle vermischt und in einem elektrischen Spezialofen auf über 1600 Grad erhitzt. Diesen Vorgang nennt man Reduktion, weil dem Quarz durch die Verbrennung der Sauerstoff entzogen wird. Übrig bleiben Brocken aus Rohsilizium , die in weiteren Arbeitsschritten zu Pulver gemahlen werden. Das Pulver kommt in einen riesigen Kessel, der mit Gasrohren verbunden ist. Aus Pulver und Gas gewinnt man eine Flüssigkeit, die zuerst gereinigt und dann nochmals in einem speziellen Ofen erhitzt wird. Jetzt ist reines Silizium entstanden. Trotzdem kann man noch immer keinen Strom gewinnen. Das Silizium muss weiterbearbeitet werden. In der nächsten Fabrik wird das reine Silizium unter großer Hitze mit Bor künstlich verunreinigt. Nach dem Erkalten sind große viereckige Blöcke entstanden. Die werden in kleinere Blöcke zersägt und aus den kleineren Blöcken in einer Maschine hauchdünne Scheiben (Wafer) geschnitten. Sie werden zunächst gereinigt und dann mithilfe eines Roboters in ein Gestell gepackt. In einem speziellen Ofen wird in eine Seite des Wavers Phosphor hinein geschmolzen. Jetzt werden sie noch mit einer blauen Oberfläche beschichtet. Könnte man einen Waferim Querschnitt betrachten, würde man zwei Ebenen erkennen: Eine Ebene (negativ), auf der mehr Phosphor eingelagert ist und eine Ebene (positiv), auf der mehr Bor eingelagert ist. Die beiden Ebenen sind durch den so genannten positiv-negativ Übergang verbunden. Nur durch diesen Übergang gelangen Elektroden von der oberen zur unteren Ebene. Zum Schluss bekommen die Wafer auf die Vorderseite ein Gitter aus feinen Metalldrähten, auf die Rückseite Metallpaste. Die fertige Solarzelle wird noch stabilisiert, mit einem Rahmen versehen und schließlich einem Sonnentest unterzogen. Dann kann sie zur Stromgewinnung eingesetzt werden. Je mehr Solarzellen hintereinander gelegt und verlötet werden, desto mehr Strom kann geliefert werden. In der Nähe von Passau befindet sich eine große Solaranlage, die 500 Haushalte mit Strom versorgt. Armin Maiwald treibt mithilfe einer Solarzelle einen kleinen Motor an und beweist, dass die Solarzelle sogar funktioniert, wenn die Sonne hinter den Wolken verschwunden ist. Die immense Energie der Sonne wirkt trotzdem. Gesamte Folge als ZIP-Datei. Mit -d entpacken (/folge.htm/...)! Gemeinsame Bilder als ZIP-Datei. Mit -d entpacken (/img/...)! |
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