Rayleigh-Streuung
Die Rayleigh-Streuung ist ein physikalisches Phänomen, bei dem elektromagnetische Wellen an Teilchen gestreut werden, deren Durchmesser deutlich kleiner ist als die Wellenlänge der einfallenden Strahlung. In der Photovoltaik spielt dieser Effekt insbesondere bei der Wechselwirkung von Sonnenlicht mit der Atmosphäre eine entscheidende Rolle.
Bedeutung für die Photovoltaik
- Atmosphärische Absorption: Die Rayleigh-Streuung verursacht eine Absorption von Sonnenlicht beim Durchgang durch die Atmosphäre. Dabei werden kürzere Wellenlängen (blaues Licht) stärker gestreut als längere (rotes Licht). Dies führt zu einem Verlust an Strahlungsenergie, die für die Stromerzeugung in Solarzellen benötigt wird.
- Diffuse Strahlung: Die gestreute Strahlung erreicht die Erdoberfläche aus allen Richtungen und trägt zur sogenannten diffusen Strahlung bei. Diese ist von großer Bedeutung für die Leistung von Solarmodulen, insbesondere bei bedecktem Himmel oder in den Morgen- und Abendstunden.
- Wirkungsgrad von Solarzellen: Die spektrale Verteilung des eingestrahlten Lichts beeinflusst den Wirkungsgrad von Solarzellen. Durch die Rayleigh-Streuung wird das Sonnenspektrum verändert, was sich auf die Absorption des Lichts in der Solarzelle auswirkt.
Einflussfaktoren
Die Stärke der Rayleigh-Streuung hängt von verschiedenen Faktoren ab:
- Wellenlänge des Lichts: Kürzere Wellenlängen werden stärker gestreut.
- Dichte der streuenden Teilchen: Je höher die Dichte, desto stärker die Streuung.
- Größe der streuenden Teilchen: Die Rayleigh-Streuung gilt streng genommen nur für Teilchen, die wesentlich kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind.
Fazit
Die Rayleigh-Streuung ist ein wichtiger Faktor, der die Leistung von Photovoltaikanlagen beeinflusst. Um die Auswirkungen dieser Streuung auf die Energiebilanz einer Solaranlage genau zu bestimmen, sind detaillierte atmosphärische Modelle und spektrale Messungen erforderlich.
Stichworte: Photovoltaik, Absorption, Wirkungsgrad, Solarzelle