bräuchte mal hilfe bei chemie

Dieses Thema im Forum "Schule, Studium, Ausbildung" wurde erstellt von fight_cluber, 19. Dezember 2007 .

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  1. #1 19. Dezember 2007
    Strom aus Sand und Sonne
    Nicht umsonst wurden die Sonnengötter seit Urzeiten der Menschheitsgeschichte angebetet. Sonne ist seit jeher ein unverzichtbares Lebenselixier, nicht nur für unsere persönliche Stimmung und unser Wohlbefinden, sondern zunehmend auch als technischer Leistungsträger für die weltweite Energieversorgung.

    flaschen Eine Stunde weltweiter Sonnenschein würde ausreichen, um den derzeitigen gesamten Energiebedarf auf der Erde für ein Jahr zu decken, so sagen die Experten. Sonne als erneuerbare Energieform gibt es quasi unbegrenzt. Aber dazu müsste man die gesamte Energie auch einfangen, speichern, verwerten und weiterleiten können. Und hier liegt das Problem.
    Sonnenenergie kann man zur Wärmegewinnung oder über die Photovoltaik zur Stromgewinnung benutzen. Wir wollen hier nur die letztere Nutzungsvariante betrachten.

    (PS: Habt Ihr selbst schon mal das Spiel versucht, die Energie der Sonnenstrahlen zu bündeln und durch eine Glasscherbe oder eine Linse einzufangen und damit Papier oder Holz zu entzünden? Selbst Brände auf dem Müllplatz oder im Wald können so durch achtlos weggeworfene Scherben entstehen.)

    Bildquelle: ForschungsVerbund Sonnenenergie (FVS) / PSA/DLR
    "Solar Two" in Barstow/ Kalifornien: Prototyp eines Solarturmkraftwerks mit einer Kapazität von 10 MWe, in dem von 1996 bis 1998 der Betrieb mit dem Wärmeträger Salzschmelze demonstriert wurde.
    Frage 1 (Klassenstufe 7-11)

    a) Aus welchem chemischen Element besteht das Grundmaterial herkömmlicher Solarzellen?

    b) Aus welchem mineralischen Rohstoff wird dieses chemische Element gewonnen?

    c) Nennt zwei andere Materialien, aus denen ebenfalls Solarzellen hergestellt werden.
    Frage 2 (Klassenstufe 9-11)

    Solarzellen sind nicht gleich Solarzellen. So gibt es auch bei den herkömmlichen Solarzellen verschiedene Zelltypen. Sie unterscheiden sich in ihren Herstellungsverfahren und Kosten und den unterschiedlichen Wirkungsgraden. Weltweit arbeiten Forscher und Entwickler daran, langlebige Solarzellen mit höheren Wirkungsgraden kostengünstig zu produzieren.
    Ordne die drei Zelltypen herkömmlicher Solarzellen jeweils der richtigen Beschreibung zu.
    Gebt dabei bitte die richtige Komibantion aus Solarzellentyp (Zahlen von 1 bis 3) und Beschreibung (a bis c) in der Form 1a, 2b, 3c an.

    Ein Beispiel, die Antwort 1a würde bedeuten:
    Monokristalline Solarzellen - bestehen aus einer dünnen amorphen Siliziumschicht. Sie werden auch als Dünnschichtzellen bezeichnet und sind sehr preiswert.

    1) Monokristalline Solarzellen
    2) Polykristalline Solarzellen
    3) Amorphe Solarzellen

    a) ...bestehen aus einer dünnen amorphen Siliziumschicht. Sie werden auch als Dünnschicht-zellen bezeichnet und sind sehr preiswert.
    b) ...werden aus einkristallinen Siliziumscheiben gefertigt und sind verhältnismäßig teuer. Einsatz finden sie in der Wafertechnologie.
    c) ...bestehen aus Siliziumscheiben, die nicht die gleiche Kristallorientierung aufweisen. Sie können durch Gießverfahren hergestellt werden und sind in Photovoltaik-Anlagen am meisten verbreitet.
    Frage 3 (Klassenstufe 10-11)

    Bei der Photovoltaik wird in Solarzellen Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umgewandelt. Die physikalische Grundlage hierfür ist der photovoltaische Effekt. Die Solarzelle besteht im Prinzip aus zwei aneinander grenzenden und mit separaten Metallkontakten versehenen Si-Halbleiterschichten, die jeweils durch Fremdatome gezielt dotiert wurden.
    Was versteht man unter p-, was unter n-Dotierung?
     

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  3. #2 20. Dezember 2007
    AW: bräuchte mal hilfe bei chemie

    a)Silicium, und das wird aus Siliciumdioxid (Sand) mit Hilfe von Kohlenstoff gewonnen:
    SiO2 + 2C = Si + 2CO (eine große Sauerei!)

    b)Das reine Silizium muß physikalisch und chemisch in einer Vielzahl von Stufen zu Solarzellen verarbeitet werden. Hierzu gehören Dotierung, Texturierung, Passivierung, Reinigungs- und Ätzprozesse. Auf diese möchte ich nicht im einzelnen eingehen; wichtig ist für uns die Beurteilung des Gesamtprozesses. Letztendlich soll dadurch ein möglichst hoher Wirkungsgrad erreicht werden. (Großtechnisch hergestellte Siliziumsolarzellen kommen heute auf einen Wirkungsgrad von 15-17 %).

    Für die einzelnen Verfahren werden eine Vielzahl von chemischen Verbindungen benötigt. Hierzu gehören u.a. Chlorwasserstoff (diese Verbindung ist uns schon bei der Siliziumreinigung begegnet), Flußsäure, Kalilauge, Bor- und Phosphorverbindungen. Entsprechende Stoffe treten dann natürlich zunächst auch als Abfallprodukte auf.

    Für den größten Teil der verwendeten Stoffe gilt das schon bei der Siliziumreinigung Gesagte: Es handelt sich um ungiftige oder mindergiftige Chemikalien, die in der chemischen Industrie in vielen Prozessen eingesetzt werden. Ein Gefahr geht lediglich vom direkten Kontakt aus.

    Einige Stoffe, wie die erwähnten Bor- und Phosphorverbindungen können können dagegen zusätzlich sehr toxisch sein. Sie werden bei den vorliegenden Prozessen (Dotierung) jedoch nur in minimalen Mengen benötigt, so daß selbst im Störfall nur geringste Mengen freiwerden. So werden für eine Tonne Silizium weniger als ein Milligramm (ein tausendstel Gramm) an Bor und Phosphor benötigt!


    c)
    1.silizium
    2.siliziumdioxid
    3.Galliumarsenid
    4.Als n-dotiert bezeichnet man einen Halbleiterkristall, in dem Elektronen (negativ geladen) als Majoritätsladungsträger vorliegen.

    Als p-dotiert bezeichnet man einen Halbleiterkristall, in dem Löcher (positiv geladen) als Majoritätsladungsträger vorliegen.
     
  4. #3 20. Dezember 2007
    AW: bräuchte mal hilfe bei chemie

    frage 2 beantwortet sich ja selbst^^
    3->a "amorph"
    1->b "einkristallinen"
    2->c
     

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