Die Kinder-Uni erklärt, wie Solarzellen Sonnenlicht in Strom umwandeln

Kinder-Uni : Wie Strom aus der Sonne gewonnen wird

In der ersten Vorlesung in diesem Wintersemester der Kinder-Uni erklärte der Chemiker David Scheschkewitz, wie Solarzellen funktionieren.

„Dieses Semester ist einiges anders“, begrüßt der angehende Doktor und wissenschaftliche Mitarbeiter Pascal Kihm an diesem regnerischen Mittwochnachmittag die 400 Kinder, die sich im Audimax, dem größten Hörsaal auf dem Saarbrücker Campus, versammelt haben. Kihm, der erstmals das Semester eröffnet, erklärt seinen jungen Zuhörern auch gleich, was sich alles geändert hat. Dieses Semester sind die Vorlesungen alle unter einem Oberthema zusammengefasst: „Kinder-Uni for future“ in Anlehnung an „Fridays for future“.

Alle Vorlesungen des Semesters befassen sich mit verschiedenen Seiten des Klimawandels und seinen Folgen. Dazu passe auch die weitere Neuerung. An allen Vorlesungstagen können die Teilnehmer der Kinder-Uni von 12 bis 20 Uhr kostenlos mit allen Bussen, Saarbahn und Nahverkehrszügen in der zweiten Klasse im SaarVV-Netz fahren. Als Fahrkarte dient der Ausweis der Kinder-Uni.

„Es geht darum, warum es wichtig ist, mehr Bahn und Bus zu nutzen“, erklärt Pascal Kihm den Zusammenhang, bevor er das Wort dem Chemiker David Scheschkewitz übergibt.

„Was zum Teufel hat ein Chemiker mit Solarzellen zu tun?“, stellt der Professor gleich am Anfang eine Frage, die einigen seiner jungen Zuhörer unter den Nägeln brennt. Die Antwort auf diese Frage wird er im Laufe seiner Vorlesung geben, in der er erklären wird, wie Solarzellen funktionieren. Doch zunächst gibt es einen kleinen Ausflug in die Grundlagen der Chemie.

„Was ist ein Stoff?“, möchte er von den Acht- bis Zwölfjährigen wissen. „Wasserstoff“, „Mineralstoffe“, „Süßstoff“ sind nur ein paar der Antworten, die er erhält. „Auch Holz ist ein Stoff“, erklärt der Chemiker. „Alles, was wir rund um uns sehen, sind Stoffe.“ In der Chemie unterscheidet man verschiedene Sorten und wenn etwas aus nur einer Sorte besteht, nennen Chemiker sie Elemente. Diese sind aus Atomen aufgebaut. Atom kommt vom griechischen „atomos“, was unteilbar heißt.

Der Grieche Demokrit sprach im fünften Jahrhundert vor Christus von den „kleinsten Teilchen“. Ein Atom ist eine Milliarde Mal kleiner als ein Golfball, erklärt David Scheschkewitz. Um diese riesige Zahl zu veranschaulichen, erklärt er, dass die Erde eine Milliarde Mal größer als ein Golfball ist.

Doch Atome sind wirklich nicht unteilbar. Sie bestehen aus Atomkernen und Elektronen. Die Elektronen sind negativ geladen, während der Atomkern positiv geladen ist.

Die Elemente werden in verschiedene Gruppen eingeteilt. So gibt es etwa die Metalle und die Nichtmetalle. „Woran erkennt man, dass etwas ein Metall ist?“, fragt David Scheschkewitz. „Es glänzt“, weiß einer der jungen Studierenden. Während die Nichtmetalle ihre Elektronen nicht hergeben wollen, teilen die Metalle ihre Elektronen sehr gerne mit anderen und halten sie nicht gut fest. Dadurch können sie sich gut bewegen und die Metalle leiten daher den Strom.

„Wenn man in einem ganz vollen Bus sitzt, kann man nur sehr schwer aussteigen. In einem Bus, in dem nur ein paar Sitze besetzt sind, kann jeder ganz einfach und schnell aussteigen“, veranschaulicht der Chemiker die Situation von Elektronen in Nichtmetallen (voller Bus) und Metallen (leerer Bus).

Diese Fähigkeit der Elektronen sich zu bewegen, machen sich die Hersteller von Solarzellen zunutze. Sie werden unter anderem aus Silizium hergestellt. Das Silizium kommt in großen Mengen auf der Erde vor, hauptsächlich im Sand. Silizium ist ein Halbmetall und wird daher auch ein Halbleiter genannt. Das Material ist das Schlüsselelement der Solarzelle Bei Solarzellen sammelt sich die negative Ladung auf der Seite, auf die die Sonne scheint.

Zum Abschluss stellt David Scheschkewitz noch eine etwas kniffligere Frage, bevor er seine Zuhörer in den verregneten Novemberabend entlässt: „Warum fließen die Elektronen nicht einfach auf dem direkten Weg zu den positiven Atomkernen?“ Einer seiner Studierenden kann dies perfekt erklären: „Sie nehmen immer den leichteren, nicht den kürzeren Weg.“

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