Die Solarzelle
Die herkömmliche Solarzelle wandelt die Strahlungsenergie des Lichts in elektrische Energie um.
Für den Aufbau der Solarzelle benötigt man n- und p-dotiertes Silicium.
Die Funktion lässt sich einfach anhand der nachfolgenden Abbildung erklären:
In der Raumladungszone werden die Elektronen durch Photonen aus den Atomen gelöst (innerer photoelektrischer Effekt). Spannung wird generiert.
Eine Solarzelle weist einen Wirkungsgrad von 12-20% auf und großflächig zur Energieumwandlung eingesetzt. Typische Anwendungsgebiete sind Hausdächer und Agrarflächen sowie als tragbare Ladegräte für elektronische Geräte.
Problematische ist die Verwendung von großen Mengen Silicium, welches unter umweltschädigenden Verfahren
Die Brennstoffzelle
Die Brennstoffzelle wandelt chemische Energie in elektrische Energie um. Am bekanntesten sind Bennstoffzellen, welche mit Wasserstoff betrieben werden.
An einer Membran werden Elektronen vom Wasserstoff durch Oxidation abgetrennt. Die übrig gebliebene Protonen wandern Richtung Kathode. Dort werden sie mit Sauerstoff reduziert. Die Elektronen, die für die Reduktion gebraucht werden, gelangen über einen äußeren Stromkreis dorthin.
Die Brennstoffzelle weist je nach verwendetem Gas und Elektrolyt(-Membran) einen Wirkungsgrad bis zu 70% auf. Meistens werden Brennstoffzellen dort eingesetzt, wo man sonst fossile Rohstoffen (Kohle, Erdgas, Erdöl) verwendet (Fahrzeugantrieb, Kraftwerke, Generatoren für die Raumfahrt).
Die Verwendung von Wasserstoff ist immer mit großer Vorsicht geboten, da es sich um ein brennbares Gas handelt und mit entsprechender Vorsicht zu handhaben ist. Die Herstellung von großen Mengen ist noch unwirtschaftlich und beim Transport geht viel Wasserstoff verloren.