Solarmodule: Was Sie wissen müssen

Solarmodule selbst bauen: Geht das?

Ein Solarmodul besteht aus einer Vielzahl von Solarzellen. Sie können ein Solarmodul selbst bauen, indem Sie Solarzellen im Internet erstehen und selbst zu einem Modul zusammenbauen. Noch interessanter wird es jedoch, wenn Sie auch Ihre eigenen Zellen aus verschiedenen Materialien selbst herstellen. Es braucht kaum mehr als eine leuchtende Kupferfolie und etwas Salzwasser, um Sonnenlicht in messbaren Strom umzuwandeln. Selbstgebaute Zellen dieser Art produzieren zwar nicht viel Strom. Wenn Sie aber viele Einheiten bauen und in Reihe schalten, können Sie durchaus genügend Strom erzeugen, um eine Batterie aufzuladen oder eine Glühbirne zum leuchten zu bringen.

• Die Theorie hinter der Kupferzelle:

  Als Heinrich Hertz den photoelektrischen Effekt entdeckte, hatte er noch keine dotierten Siliziumchips zur Verfügung. Stattdessen verwendete er Metallplatten. Als erstes wurde der Effekt auf Kupferoxid gezeigt: Hertz verwendete demnach womöglich eine Kupferplatte, die durch die Atmosphär-Einwirkung oxidiert war. Eine Schicht Kupferoxid auf eine Kupferfolie aufzubringen, ist relativ einfach: Es braucht nur etwas Wärme.

  Kupferoxid ist ein Halbleiter. Taucht man eine Kupferoxid-Platte in Salzwasser und setzt sie der Sonne aus, fließen Elektronen aus der Platte in das Salzwasser. Legen Sie außerdem eine saubere Kupferplatte in das Wasser. Diese fungiert als Anode: Die Elektronen fließen durch sie hindurch. Verbinden Sie beide Platten mit einem Zähler: Die Elektronen fließen durch den Zähler zur ursprünglichen Platte zurück und der Zähler zeigt Ihnen an, dass hier von Ihnen selbst erzeugter Strom fließt.

• Vorbereitung der Kupferplatte :

  Sie brauchen ca. einen halben Quadratfuß leuchtendes Kupfer aus dem Baumarkt. Schneiden Sie es mit einer Schere in zwei gleiche Stücke. Waschen Sie die Kupferstücke mit Seifenwasser, um Fett zu entfernen, und legen Sie dann ein Blatt auf den Brenner eines Elektroherdes. Das Teil sollte den Brenner komplett abzudecken.

  Stellen Sie den Elektroherd auf die höchste Stufe und beobachten Sie die Folie. Die Farben des Kupferstücks intensivieren sich, dann bildet sich eine dunkle Schicht Kupferoxid. Warten Sie, bis das Kupferblatt komplett schwarz ist und lassen Sie es dann weitere 30 Minuten am Herd. Schalten Sie anschließend den Herd aus und lassen Sie das Kupfer auf dem Brenner abkühlen.

  Ist die Platte abkühlt, ziehen sich Kupfer und Kupferoxid mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zusammen und die schwarze Beschichtung beginnt abzublättern. Ist die Platte komplett abgekühlt, können Sie sie auf der gesamten Folie lösen. Darunter befindet sich eine rote Schicht aus Kupferoxid. Nicht reiben: Es handelt sich hierbei um die Halbleiterschicht, die Sie für dieses Projekt benötigen.

• Eine Solarzelle in einer Flasche

  Eine transparente Ein-Liter-Kunststoffflasche ist ein geeigneter Behälter für Ihre Solarzelle. Schneiden Sie die Flasche in der Mitte auf und entfernen Sie den oberen Teil, um einen offenen Behälter zu erhalten. Biegen Sie die von Ihnen erwärmte Kupferplatte zu einem Halbkreis und setzen Sie sie so in die Flasche ein, dass sie an der Seite anliegt. Die dem Brenner zugewandte Seite sollte in der Flasche nach außen zeigen. Biegen Sie auch die Kupferplatte, die nicht von Ihnen erwärmt wurde, zu einem Halbkreis und legen Sie sie auf die gegenüberliegende Seite der Flasche. Die Platten sollten sich nicht berühren.

  Mischen Sie zwei Esslöffel Speisesalz in einem Glas mit ca. 2 Tassen lauwarmem Wasser. Rühren Sie es um, bis sich das Salz auflöst. Gießen Sie das Salzwasser in die Kunststoffflasche. Sie sollte ca. zu ¾ voll sein. Der obere Teil der Metallplatten sollte über dem Wasser liegen, damit Sie dort Krokodilklemmen anbringen können. Ihre Solarzelle kann nun Strom erzeugen.

  Nehmen Sie die Zelle aus der Flasche und stellen Sie sie auf einen Tisch. Die oxidierte Platte sollte dem Sonnenlicht ausgesetzt sein. Verbinden Sie die Platten mit einen Zähler mithilfe von Krokodilklemmen und stellen Sie den Zähler so ein, dass er den Strom in Mikroampere misst. Steht die Zelle in vollem Sonnenlicht, sollte der Zähler zwischen 33 und 50 Mikroampere messen. Wenn Sie das Multimeter zur Messung der Volt einschalten, sollte eine Spannung von ca. 0,25 Volt gemessen werden. Zur Berechnung der maximalen Leistung (P) multiplizieren Sie den maximalen Strom (I) mit der Spannung (V), also 0,00005 Ampere x 0,25 Volt = 0,0000125 Watt oder 12,5 Mikrowatt. Die entsprechende Formel lautet P = V x I.

• Die Zellen bündeln, um die Leistung zu erhöhen

  Ein Solarmodul besteht aus einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Solarzellen. Die Zellen von kommerziellen Solarmodulen sind flach. Dennoch lässt sich auch aus Solarzellen in einer Flasche ein Solarmodul herstellen. Beginnen Sie mit zwei Solarzellen in der Flasche. Verbinden Sie die Anode der reinen Kupferplatte mit der Kathode der Platte mit Kupferoxid-Ablagerung mithilfe eines Drahts und von Krokodilklemmen. Schließen Sie den Messer an die beiden nicht angeschlossenen Platten an. Durch die Reihenschaltung zweier Zellen verdoppeln Sie die Spannung. Sie verdoppeln also die Leistung Ihres Netzwerks gemäß der Formel P = 2V x I. Sie können beliebig viele Zellen in Reihe schalten. Mit jeder neuen Zelle erhöht sich die Spannung um 0,25 Volt.

  Es ist aus technischer Sicht nicht besonders schwierig, ein einzelnes Solarmodul oder eine kleine Charge herzustellen (Sie müssen v.a. löten können). Die hochwertigen Materialien wie etwa Solarglas und Sonnenschutzfolien sind jedoch nicht für die Öffentlichkeit zugänglich. Außerdem kann das Bauen von Solarmodulen mit der falschen Ausrüstung gefährlich sein.