title: Blaumeise

text: Im Kopfbereich zeigt das Gefieder der Blaumeise ein sehr typisches Muster, das durch das Fehlen schwarzer Gefiederpartien weniger kontrastreich wirkt als bei den Schwesterarten. Die vom Schnabelansatz bis zum vorderen Augenwinkel weiße Stirn geht oben in die charakteristische hellblaue Kopfplatte über. Die Federn im Scheitelbereich können zu einer niedrigen, stumpfen Haube aufgestellt werden. Vom Schnabelansatz zieht ein schmaler, schwarzer Augenstreif bis zum dunkelblauen Nackenband, der von der hellblauen Kopfplatte durch einen weißen Streifen abgegrenzt ist. Die ebenfalls weißen Wangen sind vorn durch einen schwarzen Kehlfleck und brustwärts durch einen schwarzblauen Halsring begrenzt.


title: Blaumeise

text: Rücken und Schultern sind dumpf grünlich, wobei der Farbton zwischen einzelnen Populationen variiert. Der Bürzel ist graublau und geht fließend in die Oberschwanzdecken über. Die hellblauen Steuerfedern sind am Kiel in der Regel sehr dunkel und haben teilweise einen weißen Saum oder Rand. Brust, Flanken und Bauchseiten sind leuchtend gelb, die Intensität der Färbung kann individuell sehr stark variieren. In der Mitte der Unterseite des Rumpfes befindet sich ein schwarzer Längsstrich, der jedoch teilweise auch von den umliegenden Federn verdeckt sein kann. Die Flügel sind oberseits blau mit einer weißen Flügelbinde, die einzelnen Schwungfedern sind mehrfarbig. Andersfarbige Blaumeisen sind äußerst selten.


title: Blaumeise

text: Daneben weist das Gefieder eine sehr ausgeprägte, für das menschliche Auge nicht sichtbare Musterung im ultravioletten Bereich auf. Diese Farbvariationen spielen bei der Partnerwahl offensichtlich eine Rolle. Mittlerweile wurde auch bei vielen anderen Vogelarten nachgewiesen, dass ultraviolettes Licht wahrgenommen werden kann und bei solchen Arten auch das Gefieder ein Reflexionsmaximum im ultravioletten Bereich aufweist. Dabei hat sich aber als Besonderheit herausgestellt, dass die Blaumeisen eine Art „chiffrierten“ Sexualdimorphismus zeigen, denn im ultravioletten Spektrum des Lichts sind die Geschlechter im Gegensatz zum sichtbaren Bereich deutlich zu unterscheiden.


title: Blaumeise

text: Jungvögel sind bis in den Herbst ihres ersten Kalenderjahres an der blassgelben Färbung im Kopfbereich zu erkennen, da der Wechsel des Kopfgefieders erst am Ende der Jugendmauser einsetzt, die von Mitte Juli bis Ende Oktober des Schlupfjahres stattfindet. Auch nach der Jugendmauser sind sie am deutlichen Farbunterschied zwischen den in der Mauser erneuerten Arm- und den erhalten bleibenden Handdecken von den Altvögeln zu unterschieden. Die neuen Armdecken zeigen dabei die typische Blaufärbung, die Handdecken sind mehr grünlich.


title: Blaumeise

text: Die Jahresmauser der Altvögel ist eine postnuptiale („nach der Hochzeit stattfindende“) Vollmauser und setzt im Mittel sechs Wochen vor der Mauser der Jungvögel ein. Der Anfang der Mauser fällt meist noch in die Phase der Jungenaufzucht. Der gesamte Wechsel nimmt 115 bis 120 Tage in Anspruch, was für einen Vogel dieser Größe ungewöhnlich lange ist. Das Mauserschema gleicht dem der meisten anderen Sperlingsvögel.


title: Blaumeise

text: Ein geringer Geschlechtsdimorphismus ist in einigen Merkmalen vorhanden, dadurch lassen sich jedoch nicht alle Individuen eindeutig zuordnen. Die hilfreichsten Gefiedermerkmale zur Geschlechtsunterscheidung sind die Breite und Färbung des Halsbandes und die Farbintensität der blauen Kopfplatte (siehe nebenstehende Abbildung). Zudem hat das Männchen mehr Weiß an Stirn, Flügelbinde und Steuerfedern.


title: Blaumeise

text: Bei den Unterarten der "teneriffae"-Gruppe (siehe Systematik) sind die Unterschiede zwischen Männchen und Weibchen deutlich geringer und die Geschlechter äußerlich kaum zu unterscheiden.


title: Blaumeise

text: Im Mittel sind Männchen größer als Weibchen, es gibt jedoch einen Überlappungsbereich. Zwischen den verschiedenen Unterarten bestehen teilweise beträchtliche Größenunterschiede, was sich beim Vergleich der Flügellängen zeigt. Die Vögel aus West-, Mittel- und Nordeuropa sind im Mittel größer als ihre mediterranen Verwandten. Auch innerhalb der Nominatform nimmt die Flügellänge von Nordosten nach Südwesten ab. In Richtung Südosten besteht wiederum eine Tendenz zu längeren Flügeln, vor allem bei den Unterarten im Mittleren Osten. Bei der Nominatform liegt die Flügellänge der Männchen zwischen 65 und 71 Millimetern, die der Weibchen zwischen 62 und 67 Millimetern. Die Schwanzlänge beträgt im Mittel 51,5 Millimeter beim Männchen, beim Weibchen 49,6 Millimeter.


title: Blaumeise

text: Im Durchschnitt sind Männchen schwerer als Weibchen. Das Gewicht der Blaumeisen unterliegt dabei starken jahreszeitlichen Schwankungen, sein Maximum erreicht es im Frühwinter, bei Weibchen kurz vor der Eiablage, nur zu dieser Zeit sind sie schwerer als Männchen. Bei ausreichendem Nahrungsangebot ist das Gewicht in strengen Wintern am höchsten. Tiere aus Skandinavien wiegen mehr als mitteleuropäische, in Finnland wurden im Mittel 12,1 Gramm für Männchen und 11,4 Gramm für Weibchen gemessen, in Ostdeutschland waren es 11,5 bzw. 11,0 Gramm.


title: Blaumeise

text: Der typische Reviergesang der Blaumeise beginnt mit zwei bis drei hohen, bei einer Frequenz von etwa 8 kHz liegenden, sehr ähnlichen Lauten, die meist mit „zizi“ oder „zizizi“ transkribiert werden. Diesen folgt ein Triller in etwas tieferer Tonlage, der aus 5 bis 15, in Ausnahmefällen sogar bis zu 25 kürzeren Elementen besteht. Diese Strophenteile sind im Vergleich zu denen anderer Meisen ziemlich gleichförmig. Allerdings existiert auch eine Strophenform, die mit dem Gesang der Kohlmeise verwechselt werden kann. Zwischen der Einleitung und dem Triller wird gelegentlich noch ein aus wenigen, aber sehr variablen Elementen bestehender Mittelteil eingeschaltet. Manchmal werden diese aus zwei oder drei Phrasen bestehenden Strophen unmittelbar aneinandergereiht, die abschließende Lautreihe wird dann oft verkürzt.


title: Blaumeise

text: Ein Männchen verfügt über drei bis acht verschiedene derartige Strophentypen. Auch bei Weibchen tritt gelegentlich Reviergesang auf, etwa wenn sie in territoriale Auseinandersetzungen verwickelt werden. Der typische Triller am Ende der Strophe kommt bei den Vögeln im Mittelmeerraum seltener vor. Dies hängt offensichtlich damit zusammen, dass dort im Gegensatz zu Nord- und Mitteleuropa keine so starke Konkurrenz mit der Kohlmeise besteht. Bei den nördlicheren Blaumeisen scheint der Triller erforderlich, um den Gesang von der Kohlmeise abzugrenzen, denn es konnte experimentell gezeigt werden, dass Kohlmeisen auf Blaumeisengesang ohne Triller gleich stark reagieren wie auf arteigenen Gesang. Der Reviergesang der afrikanischen Blaumeisen unterscheidet sich weiterhin sehr stark von der Nominatform. Er enthält keine phrasierten Strophen, dafür aber mehr variable Elemente. Der Gesang weicht so stark ab, dass mitteleuropäische Blaumeisen auf Strophen der Vertreter aus Teneriffa nicht reagieren.


title: Blaumeise

text: Bei den Rufen der Blaumeise sind zwei verschiedene Typen von Alarmrufen sehr bedeutend, die klar unterschieden werden können. Der Alarm bei fliegenden Beutegreifern ist ein sehr hohes, lang gezogenes „ii“. Dieser Alarmruf ist dem in einer vergleichbaren Situation von anderen Singvögeln geäußerten Warnruf sehr ähnlich und wird auch artübergreifend verstanden.


title: Blaumeise

text: Ein anderer wichtiger Ruf der Blaumeisen, die so genannte Zeterstrophe, ist bei starker Erregung, bei territorialen Auseinandersetzungen, beim Annähern von Bodenfeinden und beim Hassen auf sitzende Greifvögel zu hören. Dieser zweite Alarmlaut zeigt keine so starke interspezifische Übereinstimmung, wird jedoch vermutlich auch von anderen Arten richtig gedeutet.


title: Blaumeise

text: Das Verbreitungsgebiet der Blaumeise ist bis auf zwei kleine Bereiche im Norden und Süden des Iran auf die Westpaläarktis beschränkt. Europa ist außer im Norden weitgehend flächendeckend besiedelt. Verbreitungslücken bestehen in den Hochlagen der Alpen und vermutlich auch mancher Gebirge auf dem Balkan, wobei für Letztere vielerorts nur unzureichende Daten vorliegen.


title: Blaumeise

text: Die Blaumeise fehlt in Island sowie im nördlichen Teil Schottlands und auf vielen der vorgelagerten Inseln. Die Äußeren Hebriden wurden erst 1963 besiedelt. In Skandinavien beschränkt sich die Verbreitung auf die südlichen Landesteile und die Flachlandregionen, die Fjällhochlagen sind nicht besiedelt. Die Nordgrenze des Verbreitungsgebiets liegt in Norwegen ungefähr bei 67° nördlicher Breite, in Schweden reicht das geschlossene Brutgebiet in den Mischwäldern bis etwa 61°, im Küstengebiet in einem schmäler werdenden Streifen bis 65° nördlicher Breite. In Finnland reicht die Verbreitung nordwärts ebenfalls ungefähr bis zum 65. Breitengrad, im Verlauf des 20. Jahrhunderts hat die Blaumeise ihr Areal dort deutlich nach Norden erweitert. Von Südfinnland zieht sich die Nordgrenze des Areals südostwärts über Baschkirien bis zu den südlichen Ausläufern des Ural. Die Ostgrenze des Areals ist komplex und wahrscheinlich ständigen Änderungen unterworfen. Es ist denkbar, dass es zu einer wechselseitigen Abhängigkeit mit der Grenze des Verbreitungsgebiets der Lasurmeise kommt, die immer wieder nach Westen vorstößt.


title: Blaumeise

text: Im Süden besiedelt die Blaumeise neben dem Iran auch Kleinasien und Nordwestafrika einschließlich der Kanarischen Inseln. In Marokko reicht das Verbreitungsgebiet südlich bis zu den südlichen Ausläufern des Hohen Atlas, in Algerien bis zum Sahara-Atlas und in Tunesien bis auf die Höhe von Sfax. In Libyen existiert ein isoliertes Vorkommen in der nordwestlichen Kyrenaika. Ein Einbürgerungsversuch 1871 in Neuseeland blieb erfolglos.


title: Blaumeise

text: Ihrer weiten Verbreitung entsprechend besiedeln Blaumeisen verschiedene Lebensräume. In Mitteleuropa werden in eichenreichen Laub- und Laubmischwäldern die höchsten Siedlungsdichten und Bruterfolge erreicht.


title: Blaumeise

text: Dabei sind die in Mitteleuropa sehr seltenen reinen Eichenwälder trotz ihrer geringen Flächenausdehnung sehr attraktiv. Wesentlich häufiger sind verschiedene Typen der Eichen-Hainbuchenmischwälder, die der Art ebenfalls sehr gute Lebensbedingungen bieten, wie auch Hartholzauen mit hohem Eichenanteil. Etwas ungünstiger sind Buchen- und Buchenmischwälder, die aber auch noch recht dicht besiedelt sind. In Nadelmischwäldern hängt die Anzahl der Blaumeisenreviere stark vom Vorhandensein einzelner Laubbäume ab. In reinen Nadelwäldern fehlt die Blaumeise oder besiedelt allenfalls die Waldränder. Sowohl in den Alpen ab der montanen Höhenstufe als auch an der Nordgrenze des Verbreitungsgebiets in Skandinavien werden Mischwälder mit vergleichsweise hohem Laubholzanteil weitgehend gemieden. Die Siedlungsdichte, für die ein Maximalwert von 1,85 Brutpaaren pro Hektar ermittelt wurde, ist weitgehend unabhängig von der Reviergröße, die zwischen 0,16 und 0,84 Hektar liegt. Bei hohen Siedlungsdichten grenzen die Reviere direkt aneinander.


title: Blaumeise

text: Neben den Wäldern kommt die Blaumeise ebenfalls in der Nähe des Menschen vor, dabei werden unterschiedliche, auch stärker anthropogen beeinflusste Lebensräume besiedelt. Dazu zählen halboffene Kulturlandschaften mit eingestreuten Bäumen und Hecken, Streuobstwiesen sowie Grünanlagen. Vermutlich durch die Konkurrenz der Kohlmeise sind die Populationsdichten im Siedlungsraum aber weit geringer als in den Wäldern. Die Blaumeise benötigt dabei eine höhere Anzahl alter Bäume als die Kohlmeise, kann jedoch unregelmäßig verbreitete Beute effizienter nutzen.


title: Blaumeise

text: Generell ist die Blaumeise ein Vogel des Flachlands, im Gebirge konzentrieren sich die Vorkommen weitgehend auf die Täler. Die Höhengrenze der Verbreitung ist dabei in isolierten Höhenzügen wesentlich tiefer als in geschlossenen Massiven: Im Harz liegt die Grenze bei 550 Metern, in den Alpen bei zwischen 1.300 und 1.700 Metern und in den Pyrenäen bei ungefähr 1.800 Metern, im Kaukasus bei 3.500 Metern. Beim Vergleich langzeitlicher Beobachtungsdaten zeigt sich vielfach eine Verschiebung der Höhengrenze nach oben, was auf die globale Erwärmung und die Lebensraumveränderungen durch das Waldsterben zurückzuführen sein dürfte.


title: Blaumeise

text: Im Süden Europas sind die Lebensraumansprüche geringer. Ebenso in den tiefen Lagen des Verbreitungsgebiets im Mittleren Osten, wo die Blaumeisen auch in Nadelwäldern zu finden sind. Die Lebensräume der Populationen in Nordafrika unterscheiden sich größtenteils erheblich von denen mitteleuropäischer Vertreter. Besiedelt werden hier auch montane Nadelwälder, in denen Wacholder, Zypressen und Kiefern dominieren, zudem auch sehr trockene Habitate wie Palmenoasen am Nordrand der Sahara.


title: Blaumeise

text: Die Kanarischen Inseln stellen einen weiteren Sonderfall dar, da die stark bevorzugten Eichen dort überhaupt nicht vorkommen. Dort profitiert die Blaumeise davon, dass keine andere Meisenart diesen atlantischen Archipel besiedelt hat. Diese fehlende Konkurrenz zeigt sich im Verhalten und in der Habitatwahl, dort zeigen Blaumeisen eine deutliche Nischenaufweitung. Zu den Lebensräumen zählen Palmenhaine, von Tamarisken gebildete Gehölze, montane Wälder der Kanarenkiefer und die immergrünen Lorbeerwälder der Inselnordseiten. Bruthöhlen finden sich im äußerst ariden Trockenbusch im Süden Teneriffas außerdem in den stammsukkulenten Sprossen der Kandelaber-Wolfsmilch.


title: Blaumeise

text: Außerhalb der Fortpflanzungsperiode ist die Habitatspezifität generell deutlich herabgesetzt. Wenn günstige Nahrungsquellen vorhanden sind, suchen die Vögel sogar baumfreies Gelände wie Schilfröhricht, Weideflächen oder exponierte Küstenklippen auf.


title: Blaumeise

text: Die Blaumeise ist innerhalb des Verbreitungsgebiets Standvogel oder auch Teilzieher, wobei die Dismigration recht stark ausgeprägt ist, vor allem bei Jungvögeln. Das Wander- und Zugverhalten kann innerhalb weniger Generationen wechseln. Auch zeigen die Individuen einer Population oft eine sehr unterschiedliche Zugbereitschaft.


title: Blaumeise

text: Die Geburtsorttreue scheint relativ gering ausgeprägt, allerdings ist umstritten, ob die äußerst geringe Fangrate nestjung beringter Vögel am Geburtsort auf Dismigration oder hoher Mortalität beruht. Die Vögel dismigrieren ungerichtet, Weibchen entfernen sich durchschnittlich weiter vom Geburtsort als Männchen. Bei einer Untersuchung in Braunschweig wurde festgestellt, dass sich über 90 Prozent der Vögel in einer Entfernung von weniger als drei Kilometern von der Geburtsstätte ansiedeln, weiter als zehn Kilometer vom Geburtsort wurden 2,9 Prozent der Weibchen und 0,7 Prozent der Männchen angetroffen.


title: Blaumeise

text: In Mittel-, Ost- und Nordeuropa existieren sowohl Individuen, die langfristig im angestammten Brutgebiet verbleiben, als auch solche, die einige typische Merkmale von Zugvögeln zeigen; in Großbritannien sind die Vögel dagegen durchweg Standvögel. In den anderen Gebieten verläuft der schwach ausgeprägte Zug in Richtung Südwesten, er beginnt Ende August, wenn das Großgefieder weitestgehend vermausert ist, und erreicht ungefähr Ende September seinen Höhepunkt. Ein sehr schwach ausgeprägter Heimzug findet zwischen März und April statt. Die größten festgestellten Entfernungen bei den eigentlichen Zugbewegungen liegen bei 1500 Kilometern. Weibchen beteiligen sich häufiger am Zug, zudem vorwiegend jüngere und sozial niedrig stehende Vögel.


title: Blaumeise

text: Invasionsartige Wanderungen, wie sie bei der Tannenmeise regelmäßig auftreten, kommen bei der Blaumeise wesentlich seltener und weniger ausgeprägt vor. Manchmal treten solche Wanderbewegungen mehrere Jahre hintereinander auf, andererseits können auch fast 20 Jahre zwischen derartigen Einflügen liegen. Als Ursache werden milde Winter mit sich anschließendem überdurchschnittlichen Bruterfolg vermutet.


title: Blaumeise

text: Weiterhin finden auch räumlich enger begrenzte Vertikalwanderungen statt; die Vögel des Gebirges sind im Frühherbst teilweise in deutlich höheren Lagen anzutreffen als während der Brutzeit. Grund hierfür ist vermutlich das günstige herbstliche Nahrungsangebot dieses Lebensraums. Im Hochwinter lässt sich eine deutliche Talwanderung beobachten, allgemein sind die Blaumeisen im Winter häufiger im menschlichen Siedlungsraum anzutreffen, der durch künstliche Nahrungsquellen attraktiv zu sein scheint; inwieweit das für das Überleben der Vögel günstig ist, ist ungeklärt.


title: Blaumeise

text: In Südeuropa und zudem bei allen Unterarten außer der Nominatform scheint das Wanderverhalten zumindest teilweise wesentlich geringer ausgeprägt zu sein.


title: Blaumeise

text: Die Ernährungsweise der Blaumeise gleicht prinzipiell der ihrer nahen Verwandten; in der Fortpflanzungsperiode und insbesondere während der Jungenaufzucht dominiert tierische Nahrung, vor allem verschiedene Insekten und Spinnen. Im Herbst- und Winterhalbjahr nimmt die Bedeutung der pflanzlichen Kost zu. Bei der Nahrungssuche ist die Blaumeise geschickter als alle näher verwandten Meisen, kann sich dabei an die äußersten Blätter und Zweige klammern, hängt häufiger kopfüber und setzt die Füße auf vielfältige Weise als Werkzeug ein. Der kurze Schnabel eignet sich besonders zum Hämmern und Spalten sowie zum Hervorholen kleiner Objekte und Tiere.


title: Blaumeise

text: Im gesamten Jahresverlauf macht der Anteil der tierischen Nahrung ungefähr 80 Prozent der Gesamtnahrung aus. Dabei überwiegen sehr kleine Beutetiere unter zwei Millimetern Länge. Neben den Schmetterlingen und deren Entwicklungsstadien sind Hemipteren – dabei insbesondere Blattläuse – eine ganzjährig wichtige Beute. Weiter finden sich in Nahrungsproben sehr regelmäßig verschiedene Vertreter der Hautflügler und Käfer. Für einen kurzen Zeitraum im Spätwinter spielen ebenfalls Larven von Fliegen und Mücken eine wichtige Rolle. Neben Insekten werden auch Spinnen regelmäßig gefressen.


title: Blaumeise

text: Bei der pflanzlichen Nahrung spielen in Buchenwäldern die in manchen Jahren reichlich vorhandenen Bucheckern die Hauptrolle und können die Wintersterblichkeit entscheidend beeinflussen. Ansonsten werden andere Sämereien wie Eicheln und Edelkastanien verwertet, zudem Samen verschiedener Laub- und Nadelgehölze sowie einiger krautiger Pflanzen. Im Herbst tragen verschiedene Beeren und Obstsorten zum Erreichen des Höchstgewichts bis zum Frühwinter bei. Im Frühling fressen die Vögel häufig Blatt- und Blütenknospen, bevorzugen auch Pollen und Nektar, bei manchen Pflanzen kommen die Blaumeisen sogar als Bestäuber in Frage, wie beispielsweise bei der Kaiserkrone. Der im späteren Frühling häufige Besuch von Ahornblüten dürfte aber den ersten Stadien der zahlreichen Raupen verschiedener Blattwespen gelten. Wiederholt wurde beobachtet, dass Blaumeisen austretende Baumsäfte an Bruchstellen sowie an Ringelbäumen von Spechten lecken.


title: Blaumeise

text: Außerdem fressen Blaumeisen insbesondere im Winterhalbjahr regelmäßig an künstlichen Futterstellen. Wenn vorhanden, werden diese auch in der Brutsaison genutzt. Auf besonderes Interesse stieß das Öffnen von Milchflaschen, das in den späten 1940er und den 1950er Jahren in England beobachtet wurde. Die Vögel hatten gelernt, die zu dieser Zeit dort üblichen Stanniolverschlüsse der Flaschen zu öffnen. Dies wird heute als echte Verhaltenstradition gewertet und leitet sich wohl vom Auswickeln in Blättern eingerollter Larven her. Die schnelle Ausbreitung dieser Fähigkeit unter den dortigen Artgenossen ist darauf zurückzuführen, dass Blaumeisen durch Beobachtung lernen können.


title: Blaumeise

text: Das Nahrungsspektrum korreliert eng mit den jahreszeitlichen und zufälligen Schwankungen des Nahrungsangebots. Der Energiebedarf adulter Blaumeisen ist von der Umgebungstemperatur abhängig. Im Winter wurde bei Versuchen in Freivolieren ein winterlicher Tagesbedarf von 45,2 kJ festgestellt, unter Freilandbedingungen dürfte der Energieverbrauch höher sein. Der höchste Energieverbrauch tritt bei Eier produzierenden und brütenden Weibchen auf.


title: Blaumeise

text: Die an die Nestlinge verfütterte Nahrung ist weit weniger variabel als die der Altvögel. Schmetterlinge und insbesondere deren Raupen bilden den Hauptbestandteil. Je nach Lebensraum und Verfügbarkeit dieser Insekten schwankt der Anteil zwischen 45 und 91 Prozent. Ist diese Nahrung wenig verfügbar, spielen Spinnen, Hautflügler und Käfer eine wichtige Rolle. In stark vom Menschen beeinflussten Lebensräumen werden auch bis zu 15 Prozent an künstlicher Nahrung bei der Aufzucht verwendet. Dabei werden allerdings nicht nur geeignete Nahrungsmittel, sondern auch die wegen der fehlenden Proteine und Vitamine schädlichen Bestandteile, wie etwa Brot und Pommes frites, von den Altvögeln verfüttert.


title: Blaumeise

text: Für die Nahrungssuche spielt unter den Gehölzen die Eiche ganzjährig eine wichtige Rolle, andere Laubbäume wie etwa Ulmen und Ahorne unterliegen stärkeren jahreszeitlichen Schwankungen in ihrer Bedeutung. Die interspezifische Beeinflussung der Habitatwahl wurde bei der Blaumeise intensiv untersucht, da mehrere andere Vogelarten in den Laubbäumen syntop vorkommen, das heißt im selben Biotop anzutreffen sind und eine ähnliche Ernährungsweise haben. Die geringe Körpermasse bestimmt dabei die ökologische Nische der Blaumeise, denn diese bevorzugt dünne Ästchen und Zweige, auch hoch oben im Baum. Die Präferenz dieses Mikrohabitats dürfte im Laufe der gemeinsamen Evolution mit ihren Konkurrenten entstanden sein, mittlerweile ist die körperliche Anpassung jedoch so weit fortgeschritten, dass eine direkte Konkurrenz zur Aufrechterhaltung dieser Einnischung nicht mehr zwingend erforderlich ist. Die Blaumeise besetzt in den Laubbäumen eine ähnliche ökologische Nische wie Tannenmeise und Wintergoldhähnchen in den Nadelbäumen und scheint dadurch wie diese einem höheren Risiko ausgesetzt zu sein, Beute von Greifvögeln zu werden. Generell ist die artspezifische Einnischung im Sommerhalbjahr deutlicher ausgeprägt als im Winter.


title: Blaumeise

text: In einem Experiment wurde gezeigt, dass auch von Hand aufgezogene unerfahrene Blaumeisen Laubbäume Nadelgehölzen vorziehen, die Verhaltensweise scheint somit angeboren zu sein. Bei neueren Untersuchungen mit Jungmeisen, die eine Fehlprägung auf einen atypischen Lebensraum aufwiesen, wurde jedoch gezeigt, dass ebenso erfahrungsbedingte Komponenten bei der Habitatwahl eine wichtige Rolle spielten. Damit ist auch zu erklären, warum in Mischwäldern gelegentlich Blaumeisen anzutreffen sind, die in Nadelgehölzen intensiv nach Beute suchen.


title: Blaumeise

text: Die Habitatwahl weicht bei denjenigen Blaumeisen ab, die in anderen als den in Mittel- und Westeuropa vorzufindenden Lebensräumen anzutreffen sind. In der Forschung haben die Vertreter der Kanarischen Inseln besondere Beachtung erfahren. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Vögel aus Teneriffa anatomische Anpassungen insbesondere der Füße zeigen, die an die Nahrungssuche in Koniferen gut angepasst ist – beispielsweise ein längeres Laufbein.


title: Blaumeise

text: Die Brutbiologie ist der am besten untersuchte Aspekt der allgemein sehr gut erforschten Art. Dabei ist zu beachten, dass meistens nistkastenbrütende Populationen untersucht wurden. Es ist umstritten, inwieweit so gewonnene Daten auf in Naturhöhlen brütende Vögel übertragbar sind. Während einige der auf diese Weise ermittelten Befunde sicherlich von der Art der Bruthöhle unabhängig sind, dürfte der Bruterfolg in den Nistkästen über dem in den Naturhöhlen liegen.


title: Blaumeise

text: Wie die meisten Kleinvögel erreichen Blaumeisen die Geschlechtsreife noch vor Vollendung des ersten Lebensjahres. Einerseits wird berichtet, dass aus Spätbruten stammende Weibchen schon im Alter von zehn Monaten ihre ersten Eier legen, andererseits brüten zumindest in manchen Untersuchungsgebieten rund 30 Prozent der Einjährigen nicht.


title: Blaumeise

text: Bereits ab Mitte Januar beginnt mit der Auflösung der gemischten Winterschwärme das Revierverhalten, und einige Männchen verdrängen schon potentielle Konkurrenten aus der Nähe eines von ihnen begleiteten Weibchens. Der zu dieser Zeit bereits einsetzende Reviergesang des Männchens richtet sich nicht nur an Konkurrenten, sondern auch an die Partnerin. Manche der Weibchen, die bei der Partnerwahl allgemein die aktiveren sind, sind noch bis in den März hinein unverpaart, wählen aber bis zum eigentlichen Brutbeginn noch einen Partner.


title: Blaumeise

text: Durch die gemeinsame Verteidigung des Brutreviers, bei der gelegentlich auch vom Weibchen Reviergesang zu hören ist, nimmt die Intensität der Paarbindung zu.


title: Blaumeise

text: Das sich anschließende auffällige Ritual des „Höhlenzeigens“ dient der weiteren Verstärkung der Paarbindung und der sexuellen Stimulation. Eine praktische Bedeutung hat es vermutlich nicht, da das Weibchen sich ebenfalls schon länger im Revier aufhält und die Bruthöhlen ebenso kennt. Anders verhält es sich vermutlich beim in einer späteren Phase auftretenden Balzfüttern, dessen Intensität mitunter sehr hoch sein kann. Es ist anzunehmen, dass dies nicht nur der Paarbindung und der Überwindung der Individualdistanz dient, sondern auch für das Weibchen große energetische Bedeutung hat, da der Energiebedarf zur Zeit der Eibildung der höchste in seinem Lebenszyklus ist.


title: Blaumeise

text: Bei den einige Tage vor der Ablage des ersten Eies beginnenden Kopulationen nähern sich die Partner allmählich mit zitternden Flügeln einander an. Dabei ist die Haltung der einer drohenden Blaumeise nicht unähnlich, Körper und Schwanz sind waagrecht, die Handschwingen leicht gespreizt. Vermutlich zur Beschwichtigung lassen die Vögel leise Kontaktlaute hören. Zur eigentlichen Kopulation fliegt das Männchen auf den Rücken des Weibchens und verweilt dort wenige Sekunden, ohne sich am Nacken festzuhalten. Nach der Trennung plustert sich das Weibchen auf und führt Putzbewegungen aus, das Männchen kann eine kurze Strophe des Reviergesangs von sich geben. Die Kopulationen können sich mehrfach wiederholen, wobei die ritualisierte Annäherung entfällt. Während der Eiablage und auch während der frühen Bebrütung finden weitere Kopulationen statt.


title: Blaumeise

text: Nachdem man ursprünglich bei den meisten Meisenarten von saisonaler Monogamie ausgegangen war, konnte bei einer genetischen Untersuchung nachgewiesen werden, dass 20 Prozent der Männchen polygyn waren und 35 Prozent der Weibchen in derartigen Partnerschaften lebten. Daneben traten auch außerpartnerschaftliche Kopulationen auf. Trotz der Bewachung des Weibchens durch das revierhaltende Männchen waren rund 6 Prozent der Nestlinge auf Paarungen mit einem anderen als den revierhaltenden Partner zurückzuführen. In keinem Fall stammten aber alle Nestlinge einer Brut von einem fremden Partner.


title: Blaumeise

text: Blaumeisen bauen – wie alle Meisen – im Vergleich zu anderen Höhlenbrütern vergleichsweise aufwendige Nester, investieren beträchtliche Zeit in den Nestbau und begnügen sich nicht mit der Reinigung oder Auspolsterung. Bei der Wahl der Höhle sind die Blaumeisen recht flexibel, verwenden aber fast ausschließlich bereits vorhandene Höhlen, nur in sehr seltenen Fällen werden Fäulnishöhlen erweitert. Neben diesem vor allem verwendeten Höhlentyp werden auch Spechthöhlen unverändert übernommen. Eine Bevorzugung bestimmter Baumarten ist nicht erwiesen, obwohl dies in der Literatur häufig so dargestellt wird, aber bei den bisherigen Untersuchungen zu diesem Thema wurde die Verteilung der gewählten Höhlen nicht ausreichend dem Angebot eines bestimmten Lebensraums gegenübergestellt.


title: Blaumeise

text: Eine typische Blaumeisenhöhle liegt höher am Baum, hat eine kleinere Einflugöffnung und eine geringere Innentiefe als jene anderer Meisen. Dies wird auf interspezifische Konkurrenz zurückgeführt, insbesondere der Kohlmeise. Allerdings gibt es bei den verwendeten Bruthöhlen zwischen den Arten einen Überlappungsbereich, auch mit „Nicht-Meisen“ wie Trauerschnäpper, Kleiber, Star oder Feldsperling. Sehr selten kommen Nester in Bodenlöchern vor, es gibt auch einzelne Berichte über den Bau oder die Verwendung von freistehenden Nestern anderer Arten.


title: Blaumeise

text: In stark vom Menschen beeinflussten Lebensräumen brüten viele Blaumeisen in künstlichen Nisthilfen. Die Präferenz bei den Nistkästen ist analog der bei den Naturhöhlen, es werden jene mit einer Einflugöffnung von 26 bis 28 Millimetern Durchmesser bevorzugt, die den Hauptkonkurrenten Kohlmeise ausschließen. Nicht so häufig wie Kohlmeisen, aber dennoch regelmäßig, nutzen Blaumeisen auch ungewöhnliche Plätze im Siedlungsraum zum Brüten, beispielsweise Spalten im Mauerwerk oder im Freien stehende Briefkästen.


title: Blaumeise

text: Das allein das Nest bauende Weibchen beginnt mit der Außenschicht, für die vor allem Moos, aber auch charakteristisch zerbissene und geknickte einzelne Grashalme verwendet werden. Ist die Bruthöhle größer, steigt der zeitliche Aufwand für diese Phase. Im Mittel ab dem dritten Tag beginnt das Weibchen, Polsterstoffe einzutragen. Hierbei werden vor allem Tierhaare und Federn verwendet. Die Dauer des Nestbaus ist unterschiedlich und wird vor allem vom aktuellen Wettergeschehen beeinflusst. Die Gesamtbauzeit kann zwischen 2 Tagen bei einer Ersatzbrut und 14 Tagen liegen.


title: Blaumeise

text: Bei der Bautätigkeit werden verschiedene Techniken unterschieden. In der ersten Phase überwiegt das sogenannte „Einzittern“, bei dem das in der Mulde sitzende Weibchen das eingetragene Nistmaterial mit raschen seitlichen Schnabelausschlägen zwischen bereits vorhandene Nestbestandteile steckt und hineinschüttelt. Beim anschließenden Feinbau des Nests werden drei Techniken unterschieden: das „Strampeln“, „Stopfen“ und „Zupfen“. Beim „Strampeln“ versucht das Weibchen mit entsprechenden Bewegungen, alle Nistmaterialien aus der Mulde heraus an die Seite zu befördern. Beim späteren „Stopfen“ werden mit dem Schnabel Niststoffe gegriffen und unter weit ausholenden, langsamen Bewegungen an anderer Stelle wieder hineingestopft, wodurch das Material zu verfilzen beginnt. Während der Lege- und Bebrütungsphase tritt das „Zupfen“ auf, das sich bei der Blaumeise nur dadurch vom „Stopfen“ unterscheidet, dass das Material von weiter her geholt und weniger hin und her bewegt wird. Für den eigentlichen Nestbau ist das „Zupfen“ wahrscheinlich kaum von Bedeutung, eher wohl ist es ein Vorläufer des Bewegungsablaufs, mit dem später vor Verlassen der Bruthöhle die Eier bedeckt werden.


title: Blaumeise

text: Die Eier der Blaumeise sind denen anderer Kleinmeisen sehr ähnlich und optisch kaum von ihnen zu unterscheiden. Sie weisen eine weiße Grundfärbung und eine für Meisen typische Spindelform auf, zudem eine glatte, schwach glänzende Oberfläche. Weiterhin zeigen sie ein uneinheitliches Muster aus hellen oder dunkleren rötlich bis braunen Punkten und Klecksen, die sich häufig am stumpfen Pol konzentrieren.


title: Blaumeise

text: Die Eigröße scheint zu einem beträchtlichen Teil vom jeweiligen Weibchen abzuhängen und genetisch bestimmt zu sein. Die Länge liegt zwischen 14 und 18, die Breite zwischen 10,7 und 13,5 Millimetern. Die geografische Variation ist recht gering. Im Gegensatz zur Kohlmeise nimmt die Eigröße mit der Höhe nicht zu, sondern sogar eher ab, was auf die geringere Anpassung der Blaumeise auf montane Lebensräume zurückzuführen sein dürfte. Die Masse der Eier der Nominatform schwankt zwischen 0,87 und 1,16 Gramm, das Gewicht des gesamten Geleges kann das 1,5fache des Weibchengewichts betragen.


title: Blaumeise

text: Der Legebeginn fällt in Mitteleuropa auf Mitte April, der wichtigste Zeitgeber ist die Tageslänge, daneben spielen Umweltfaktoren und dabei vor allem die Temperatur eine Rolle. Neuere Untersuchungen deuten an, dass sich der Legebeginn im Laufe der letzten Jahrzehnte deutlich verfrüht hat. Diese Aussage stützt sich auf die seit den 1950er Jahren einigermaßen standardisiert erhobenen Vergleichsdaten. Blaumeisen stellen damit gute Bioindikatoren dar, und ihr verändertes Verhalten spiegelt die globale Erwärmung wider.


title: Blaumeise

text: Die mittlere Gelegegröße liegt zwischen 6 und 12 Eiern, im Extremfall wurden bis zu 17 Eiern gezählt; dies stellt einen Höchstwert für die Erstbrut bei den Meisenarten der Westpaläarktis dar. Der Lebensraum scheint der entscheidende Faktor für die Gelegegröße zu sein, was auf die unterschiedliche Verfügbarkeit von Beutetieren zurückzuführen ist. Höchste Eizahlen sind in sommergrünen Eichenwäldern anzutreffen, geringere Gelegegrößen treten in Nadelwäldern und immergrünen Laubwäldern auf. Die geringsten Gelegegrößen wurden in Mitteleuropa in Gärten, Parks und anderen Biotopen des Siedlungsgebiets festgestellt. Dies wird vor allem auf den hohen Anteil fremdländischer Gehölze und die dadurch verursachte Insektenarmut zurückgeführt. Neben der Abhängigkeit vom Lebensraum hängt die Gelegegröße auch mit der geografischen Breite zusammen; bei vergleichbaren Habitaten sind die Gelege im Norden größer als im Süden. Einen deutlich über dieses Nord-Süd-Gefälle hinausgehenden Sonderfall stellen die kanarischen Blaumeisen dar. Bei ihnen beträgt die mittlere Gelegegröße weniger als 4 Eier.


title: Blaumeise

text: In den meisten Lebensräumen treten nur in Ausnahmefällen Zweitbruten auf, die Häufigkeit liegt in der Regel deutlich unter 10 Prozent. Auch Ersatzbruten sind vergleichsweise selten. Ein verstärktes Auftreten von Zweit- und Ersatzbruten gibt es nur in bestimmten Lebensräumen und bei speziellen witterungsbedingten Konstellationen. Dies ist ein deutlicher Unterschied zur in der Größe vergleichbaren Tannenmeise; bei dieser ist die Gelegegröße der Erstbrut geringer, dafür treten Zweitbruten wesentlich häufiger auf. Dass die Erstbrut für die Blaumeisenweibchen einen erheblichen energetischen Aufwand darstellt, zeigt sich auch daran, dass Unterbrechungen bei der Eiablage mit 37 Prozent sehr häufig auftreten, was einen Höchstwert bei Höhlenbrütern darstellt.


title: Blaumeise

text: Wie bei den anderen verwandten Meisenarten bebrütet bei der Blaumeise ausschließlich das Weibchen das Gelege, das Männchen verteidigt das Revier und setzt das Balzfüttern fort. Die Brut beginnt im Regelfall nach Ablage des letzten Eies und dauert zwischen 12 und 17 Tagen, wobei die Extremwerte nur in Einzelfällen beobachtet wurden. Die Bebrütung größerer Gelege beansprucht etwas mehr Zeit.


title: Blaumeise

text: An den letzten Bebrütungstagen wurde als mittlere Aufenthaltszeit auf den Eiern 26 Minuten festgestellt, die sich mit einer im Durchschnitt zehnminütigen Periode außerhalb der Bruthöhle abwechselt. Bei tiefen Temperaturen verlängern sich die Brutintervalle zu Gunsten des Aufenthalts auf den Eiern.


title: Blaumeise

text: Bei Blaumeisen ist das bei Singvogelarten mit großen Gelegen typische asynchrone Schlüpfen besonders deutlich ausgeprägt. In der Regel zieht sich der Schlupf über zwei bis drei Tage hin, nur in seltenen Fällen schlüpfen die Jungen am selben Tag. Dies wird unter anderem darauf zurückgeführt, dass das bereits vor Beginn der eigentlichen Brut in der Höhle übernachtende Weibchen das relativ kleine Luftvolumen in der Höhle erwärmt.


title: Blaumeise

text: David Lack vermutete bereits 1954, dass das asynchrone Schlüpfen neben der Gelegegröße der Regulation der Nachkommenzahl entsprechend den aktuellen Nahrungsbedingungen dient. Bei dieser als „nichtaggressive Brutreduktion“ bezeichneten Verhaltensweise werden in Nahrungsmangelsituationen die deutlich kleineren Nesthäkchen nicht mehr gefüttert, was die Überlebenschancen der restlichen Jungen erhöht. Diese Vermutung konnte bei der Blaumeise experimentell weitgehend bestätigt werden.


title: Blaumeise

text: In der Literatur wird angegeben, dass aus 82 bis 92 Prozent der Eier Junge schlüpfen. Dabei wurden die geringsten Schlüpfraten in städtischen Lebensräumen festgestellt. Neuere Untersuchungen deuten aber an, dass die Schlüpfrate durch die früheren Untersuchungen selbst negativ beeinflusst wurde und die tatsächliche Schlüpfrate höher ist. Ursache können zum einen minimale Beschädigungen der Eier sein, die bei Messung der Eigröße entstehen und zum Austrocknen des Eies führen können. Zum anderen führen auch Störungen im Nistplatzbereich zu geringeren Schlüpfraten.


title: Blaumeise

text: Die Angaben für die Nestlingszeit liegen zwischen 16 und 22 Tagen. In der Anfangsphase sind die Weibchen vorwiegend mit dem Hudern beschäftigt, und die Männchen leisten den überwiegenden Teil der Fütterarbeit, wobei die Nahrung häufig nicht durch die Männchen selbst verfüttert, sondern an das wartende Weibchen übergeben wird. Ungefähr ab dem 8. Nestlingstag sind die Anteile der Fütterungen zwischen Männchen und Weibchen gleich verteilt. Dies gilt allerdings nicht für polygyn verpaarte Männchen; deren Anteil liegt in dieser Phase nur bei 20 bis 30 Prozent. In den beobachteten Fällen war festzustellen, dass die Bruten derartiger Männchen zeitlich so versetzt waren, dass die Anfangsphasen der Nestlingszeiten sich nicht überschnitten.


title: Blaumeise

text: Die Fütterfrequenz weist zwischen dem 11. und dem 15. Tag ihr Maximum auf, fällt anschließend leicht ab und bleibt bis zum Ausfliegen auf einem etwas niedrigeren Niveau. Kurzfristige Veränderungen im Nahrungsbedarf der Jungvögel werden jedoch nicht nur über die Fütterfrequenz, sondern auch durch die Wahl unterschiedlicher Beute reguliert; da Blaumeisen selbst kleinere Beutetiere kaum bündeln, wird der erhöhte Futterbedarf auch durch die Auswahl größerer Tiere befriedigt.


title: Blaumeise

text: Die Gewichtszunahme der Nestlinge ist zwischen dem 5. und 12. Nestlingstag am deutlichsten. Kurz vor dem Ausfliegen erreichen sie fast das Gewicht der Altvögel. Beim Vergleich der Gewichtsentwicklung der Blaumeisen mit sympatrisch lebenden Tannenmeisen zeigt sich, dass die Gewichtsunterschiede von Blaumeisennestlingen derselben Brut mit der Zeit zunehmen, während die Unterschiede bei der Tannenmeise abnehmen; zudem kann das Gewicht der Nestlinge der Tannenmeise das der Altvögel übersteigen.


title: Blaumeise

text: Die Gefiederentwicklung verläuft im Gegensatz zur Gewichtszunahme weitgehend unabhängig von den Einflüssen der Umwelt. Die ersten durchbrechenden Kiele sind die von Hand- und Armschwingen, ungefähr am 5. Tag. Die Entwicklung des Kopfgefieders dauert am längsten. Ein großer Teil der Federn ist schon vor dem Ausfliegen fertig entwickelt, Schwingen und Steuerfedern wachsen anschließend noch weiter.


title: Blaumeise

text: Ältere Nestlinge klettern häufig an der Höhlenwand zur Einflugöffnung und nehmen die Nahrung dort in Empfang. Dabei lernen sie bereits die nähere Umgebung der Höhle kennen, was beispielsweise für ihre spätere Habitatwahl von Bedeutung sein dürfte. Das Ausfliegen scheint an keine bestimmte Tageszeit gebunden zu sein, eine Tendenz zu den Stunden des Vormittags wurde aber beobachtet. Die Jungvögel fliegen meist recht zügig hintereinander aus, in Richtung nahe gelegener, dichter Vegetation. Auch außerhalb der Bruthöhle werden die Jungvögel weiter gefüttert. Es wird angenommen, dass die Mortalität im ersten Lebensabschnitt sehr hoch ist, derartige Untersuchungen sind jedoch schwierig, da die selbstständigen Jungvögel meist vom unmittelbaren Brutort abwandern.


title: Blaumeise

text: Den größten Einfluss auf den Bruterfolg haben Witterungseinflüsse; dabei ist bemerkenswert, dass neben Wintereinbrüchen auch überdurchschnittlich hohe Temperaturen einen verminderten Bruterfolg zur Folge haben. Dies ist darauf zurückzuführen, dass bei solcher Witterung die Entwicklung der wichtigsten Beutetiere deutlich beschleunigt und die zeitliche Abstimmung des Brutgeschehens gestört wird, die die Blaumeisen ab der Eiablage nicht mehr beeinflussen können.


title: Blaumeise

text: Der relative Bruterfolg, der Anteil flügger Jungvögel bezogen auf die Gelegegröße, ist in Eichenwäldern am größten und liegt dort über 80 Prozent. In reinen Nadel- und immergrünen Laubwäldern ist er am geringsten, in einem Fichtenwald in Süddeutschland wurden 31 Prozent ermittelt. Noch deutlicher wirkt sich der Lebensraum bei den Unterschieden des absoluten Bruterfolgs aus, da auch die Gelegegröße einen Zusammenhang mit der Habitatqualität aufweist. Die Zahl der Jungvögel, die eine einzelne Blaumeise im Laufe ihres Lebens zum Ausfliegen bringt, ist individuell sehr unterschiedlich. Bei einer ausführlichen Untersuchung in Belgien brachten wenige sehr erfolgreiche Blaumeisen 40 und mehr Nestlinge zum Ausfliegen. Ein Großteil der Schlüpflinge brütet jedoch niemals selbst erfolgreich; nach Schätzungen bringen 35 Prozent der erfolgreichen Brüter keine Enkel hervor.


title: Blaumeise

text: Blaumeisen beginnen den Tag früher als Kohlmeisen und bleiben auch am Abend länger aktiv. Sowohl in der Brutsaison als auch im Winter verbringen Blaumeisen einen Großteil ihrer Zeit mit der Nahrungssuche, im Mittwinter sind es ungefähr 85 Prozent der aktiven Zeit.


title: Blaumeise

text: Blaumeisen übernachten im Regelfall einzeln, vom Spätsommer bis zum Frühjahr in Baumhöhlen, sonstigen Nischen und auch Nistkästen. Im Sommer wird vermutlich außerdem auf Zweigen im Freien übernachtet. Auch bei den Schlafplätzen ist der Hauptkonkurrent wie bei der Nahrungssuche die Kohlmeise. Der für die Gefiederpflege aufgewendete Zeitanteil wird auf 6 Prozent der Gesamtaktivität geschätzt. Blaumeisen baden häufig und intensiv, neben Wasserbädern sind auch Bäder im Schnee zu beobachten.


title: Blaumeise

text: Blaumeisen legen fliegend meist nur kurze Strecken zurück, zwischen Bäumen oder von Zweig zu Zweig. Beim Flug über längere Distanzen meiden sie wenn möglich das Überfliegen von Freiflächen, der Flug ist bogenförmig und relativ langsam. Die Blaumeise kann sich mit ihren kurzen, kräftigen Zehen viel besser hängend an Zweige und Blätter klammern als alle anderen Meisenarten.


title: Blaumeise

text: Nach der Brutsaison lösen sich Paar- und Familienverbände allmählich auf. Im Herbst und Winter schließen sich Blaumeisen größeren, meist gemischten Trupps an, denen neben anderen Meisen auch Kleiber, Baumläufer oder Goldhähnchen angehören können. An günstigen Nahrungsquellen, insbesondere an Futterstellen, kann es dabei zu interspezifischen Auseinandersetzungen kommen, dabei ist die Blaumeise häufig auch gegenüber größeren Vögeln dominant – im Gegensatz zur Auseinandersetzung um Bruthöhlen.


title: Blaumeise

text: Überhaupt verfügen Blaumeisen über ein sehr großes Aggressionspotential im Verhältnis zu ihrer Größe. Innerhalb der Blaumeisen besteht eine ausgeprägte Hierarchie, in der einzelne Männchen dominieren. Die Rangpositionen werden von Artgenossen dabei augenblicklich erkannt. In einem Revier ansässige Vögel dominieren über Zuwanderer und Durchzügler.


title: Blaumeise

text: Neben der Nestlingsmortalität ist insbesondere die hohe Sterberate im ersten Lebensjahr von großer Bedeutung. Nur etwa ein Viertel der ausgeflogenen Jungvögel brütet im Folgejahr.


title: Blaumeise

text: Trotz der vergleichsweise geschützten Brut in Höhlen spielt Prädation bei den Nestlingen eine nicht unerhebliche Rolle, in Naturhöhlen sind die Verluste dabei deutlich höher als in Nistkästen. Unter den Säugetieren sind besonders Arten aus der Familie der Marder von Bedeutung, vor allem Wiesel ("Mustela" spp.) können lokal einen erheblichen Einfluss haben. Bei den Vögeln ist der Buntspecht der bedeutendste Nestfeind. Er erweitert das Einflugloch oder hackt sich anderweitig einen Zugang zur potentiellen Bruthöhle und sucht diese gezielt nach Eiern und Jungvögeln ab. Es kommt auch vor, dass sperrende Jungvögel durch das Einflugloch herausgezogen werden.


title: Blaumeise

text: Der wichtigste Feind adulter Blaumeisen ist der Sperber. Der Anteil der von ihm erlegten Brutvögel kann ungefähr bis zu 17 Prozent betragen, schwankt aber zwischen verschiedenen Beobachtungsjahren. Trotz dieses deutlich spürbaren Einflusses auf den Bruterfolg scheint die Bedeutung für die Populationsdynamik der Blaumeisen insgesamt eher gering zu sein. In ihrem Verhalten zeigen Blaumeisen deutliche Anpassungen an ihren Hauptfeind, so ist etwa der Warnruf aufgrund der hohen Frequenz für den Sperber kaum hörbar und nur äußerst schwer lokalisierbar. Neben dem Sperber können auch andere Greifvögel gelegentlich Blaumeisen erbeuten, etwa der Turmfalke in städtischen Lebensräumen. Die Bedrohung durch Säugetiere ist für adulte Blaumeisen deutlich geringer als für Nestlinge, allerdings werden besonders brütende Weibchen immer wieder von Nesträubern miterbeutet.


title: Blaumeise

text: Das Wetter spielt bei der Nestlingsmortalität eine wichtige Rolle, Altvögel hingegen überstehen Schlechtwetterperioden während der Brutzeit recht gut. Im Winterhalbjahr spielt jedoch neben der Verfügbarkeit von Nahrung die Witterung eine erhebliche Rolle bei der Sterblichkeit, da mit sinkenden Temperaturen der Energiebedarf der Kleinvögel sehr stark ansteigt. Für den Einfluss von Krankheiten und Parasiten auf die Sterblichkeit von Blaumeisen gibt es keine verlässlichen Hinweise.


title: Blaumeise

text: Seit März 2020 sind Blaumeisen in Deutschland von einer anscheinend ansteckenden Krankheit betroffen. Die ersten Fälle wurden in Rheinhessen beobachtet, mittlerweile gibt es Berichte aus einem Gebiet zwischen Westerwald in Rheinland-Pfalz über Mittelhessen bis ins westliche Thüringen. Die betroffenen Vögel wirken apathisch und aufgeplustert, die Augen verklebt. Teilweise sind auch Kohlmeisen und andere kleine Singvögel betroffen. Einige Symptome deuten auf eine bakterielle Infektion hin, die in der Vergangenheit vor allem in Großbritannien zu Lungenentzündungen bei Meisenarten geführt hat. In England und Wales war diese Vogelepidemie erstmals 1996 flächig beschrieben worden, in Nordrhein-Westfalen war im März 2018 Ähnliches aufgetreten. Für die weitere Erfassung und Bewertung dieses neueren Phänomens und dessen Ausbreitung bat der NABU um Meldung derartiger Beobachtungen. So konnte der NABU durch die Stunde der Gartenvögel im Jahr 2020, bei der die Blaumeise im Fokus stand und an der sich mehr Menschen als jemals zuvor beteiligten, mehr Informationen über die Ausbreitung der Krankheit gewinnen. Tote Vögel konnten auch – nach vorheriger Rücksprache und unter Beachtung einschlägiger Sicherheitsmaßnahmen – zur Untersuchung an das Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin oder an das zuständige Kreisveterinäramt geschickt werden. Ende April 2020 wurde das Bakterium "Suttonella ornithocola" als Ursache ermittelt. Die betroffenen Tiere sterben demnach an einer Lungenentzündung. Für Menschen und Haustiere ist das Bakterium nach Behördenangaben unschädlich.


title: Blaumeise

text: Bei einer intensiv untersuchten Population von 2400 nestjung beringten Individuen bei Braunschweig wurde eine Lebenserwartung von 2,0 Jahren für Männchen und 1,7 Jahren für Weibchen festgestellt. Die Altersstruktur war in guter Näherung geometrisch verteilt, sodass also die Überlebenswahrscheinlichkeit für ein Jahr vom Alter relativ unabhängig 50 % für Männchen und 42 % für Weibchen beträgt. Die ältesten Vögel waren 8¾ Jahre alt.<ref name="DOI10.1007/BF01640527"></ref> Auf den britischen Inseln erreichen Blaumeisen ein höheres Alter, vermutlich aufgrund der geringeren Wintersterblichkeit; die beiden dortigen „Rekordhalter“ waren 11,4 und 12,3 Jahre alt.


title: Blaumeise

text: Großflächige Bestandsdaten sind für die Blaumeise wie für alle anderen Kleinvögel schwer zu ermitteln. Eine Schätzung von 1997 geht in Europa von 16 bis 21 Millionen Brutpaaren aus. Für andere Teile des Verbreitungsgebiets – wie beispielsweise Nordafrika – liegen keine verlässlichen Angaben vor. Die nebenstehende Tabelle zeigt die Bestandsschätzungen einiger ausgewählter Länder Mitteleuropas.


title: Blaumeise

text: Seit dem 20. Jahrhundert scheint es so, als würden sich in Mitteleuropa die positiven und negativen Einflüsse des Menschen auf den Lebensraum der Blaumeisen in etwa aufheben. Die markanteste Veränderung im 20. Jahrhundert war die Arealausweitung in Skandinavien, bei der sich etwa in Finnland der Bestand seit den 1950er Jahren versechsfacht hat. Blaumeisenbestände schwanken stärker als die Bestände der Kohlmeise und scheinen einen durchschnittlichen Zyklus von vier Jahren aufzuweisen. In Mitteleuropa ist die größere Schwesterart in den meisten Lebensräumen häufiger, in Großbritannien ist eine Verschiebung der Anteile zu Gunsten der Blaumeise zu erkennen.


title: Blaumeise

text: Die traditionelle Untergliederung der etwa 50 Arten umfassenden Familie der Meisen war sehr unausgewogen, denn alle Arten – mit Ausnahme zweier atypischer orientalischer Arten – wurden in einer einzigen Gattung zusammengefasst, der Gattung "Parus". Diese Einteilung war schon lange umstritten, doch jeder Versuch einer etwas differenzierteren Gliederung verstrickte sich in Widersprüche. Morphologische sowie verhaltensbiologische Unterschiede und später auch molekularbiologische Befunde legten eine Aufteilung der Gattung nahe. Eine 2005 durchgeführte molekulargenetische Untersuchung der Verwandtschaftsbeziehungen der Meisen, die die mitochondriale Gen-Sequenz des Cytochrom-b-Gens analysierte, führte zur Anerkennung einer Aufteilung der Gattung "Parus" durch die British Ornithologists’ Union. Eine solche Aufteilung auf die Gattungen "Cyanistes", "Poecile", "Periparus", "Lophophanes", "Baeolophus", mit einem verbleibenden Rest von etwa 23 Arten in "Parus", war bereits 1903 vom österreichischen Ornithologen Carl Eduard Hellmayr auf Basis von Gefiedermerkmalen vorgeschlagen worden.


title: Blaumeise

text: Die Blaumeise bildet zusammen mit der Lasurmeise die Gattung "Cyanistes". Dass diese beiden Arten nahe verwandt sind, war und ist unumstritten. Oben erwähnte molekulargenetische Untersuchung zeigt auch, dass diese Schwesterarten sich als erstes von den restlichen „ehemaligen“ "Parus"-Arten abgespalten haben. Dies ist insofern überraschend, da die "Cyanistes"-Arten und die nunmehr in der Gattung "Parus" verbliebenen Arten – vor allem die Kohlmeise – demnach nicht direkt verwandt sind, aber die einzigen Meisenarten zu sein scheinen, die keine Nahrung verstecken.


title: Blaumeise

text: Die Blaumeise weist eine große Variabilität in vergleichsweise begrenztem Verbreitungsgebiet auf. Die 14 bis 16 unterschiedenen Unterarten werden dabei in zwei Gruppen eingeteilt, die größere davon ist in Europa und Asien heimisch und wird als "caeruleus"-Gruppe bezeichnet. Die andere Gruppe bilden die Blaumeisen der Kanaren und Nordafrikas, traditionell als "teneriffae"-Gruppe bezeichnet.


title: Blaumeise

text: Schon seit längerem wird diskutiert, die Blaumeisen der Kanaren als eigenständige Art anzusehen ("Cyanistes teneriffae"). Das Hauptargument ist neben genetischen Unterschieden und Unterschieden im Verhalten der stark abweichende Reviergesang – mitteleuropäische Blaumeisen reagieren nicht auf Strophen der Artgenossen aus Teneriffa. Umstritten ist allerdings, wie die beiden nordafrikanischen Unterarten dann zuzuordnen sind, insbesondere die Zuordnung der nordwestafrikanischen Unterart "Cyanistes caeruleus ultramarinus" stellt ein Problem dar, diese steht offensichtlich zwischen der kanarischen und der eigentlichen, eurasischen Blaumeise. Tendenziell werden die nordafrikanischen Unterarten der eigentlichen Blaumeise zugerechnet. Ein etwas anderes Ergebnis wiederum lieferten im Jahr 2007 veröffentlichte Untersuchungen: Danach ist mit "Cyanistes caeruleus degener" eine der auf den Kanaren beheimateten Unterarten nicht von der nordwestafrikanischen Subspezies zu unterscheiden, zudem steht mit "Cyanistes caeruleus palmensis" eine weitere kanarische Unterart offensichtlich näher bei der eigentlichen Blaumeise als bei der kanarischen.


title: Blaumeise

text: Die folgende Darstellung der Unterarten entspricht der 1996 von Harrap und Quinn vorgestellten Gliederung.


title: Blaumeise

text: Dieser Unterartengruppe gehören alle Blaumeisen außer denen im afrikanischen Teil des Verbreitungsgebiets an. Zur Gruppe zählen alle typischen, mitteleuropäischen Blaumeisen und alle Vertreter dieser Gruppe ähneln mehr oder weniger stark der mitteleuropäischen Form. Innerhalb der Gruppe bestehen die hauptsächlichen Unterschiede in der Intensität der Blau- und Gelbfärbung des Gefieders.


title: Blaumeise

text: Die Unterarten dieser Gruppe sind im Gegensatz zur "caeruleus"-Gruppe klarer voneinander abzutrennen. Dies beruht darauf, dass alle sechs Unterarten allopatrisch vorkommen und demnach keine Mischzonen bestehen. Allen gemeinsam sind die im Vergleich dunklere Färbung und die von denen der anderen Unterartengruppe stark abweichenden Lautäußerungen. Insbesondere die vier auf den Kanaren vorkommenden Unterarten dieser Gruppe werden heute oft als eigene Art angesehen, die Zuordnung der beiden nordwestafrikanischen Unterarten ist bei dieser Einteilung jedoch umstritten.


title: Blaumeise

text: Die Inselblaumeisen der Kanaren sind ein hervorragendes Beispiel für die Radiation unter isolierten Bedingungen eines ozeanischen Archipels, wenngleich ihre Vielfalt nicht ganz an die der Inselgattungen und -familien – wie beispielsweise der Darwinfinken – heranreicht.


title: Blaumeise

text: Allgemein wird die Blaumeise als putziger kleiner Vogel eingeschätzt; ihre Bekanntheit ist sehr hoch, da sie sich oft in der Nähe des Menschen aufhält und auch sehr leicht zu bestimmen ist.


title: Blaumeise

text: Sowohl der deutsche Trivialname als auch der wissenschaftliche Name weisen auf die Grundfärbung des Gefieders hin, „caeruleus“ ist das lateinische Wort für „blau“. Lokale deutsche und auch ausländische Bezeichnungen enthalten ebenfalls häufig diese Farbbezeichnung, beispielsweise „Blue tit“ im Englischen und „Mésange bleue“ im Französischen. In manchen Sprachen geht der Name aber auch auf die Stimme des Vogels zurück, so im Italienischen, dort nennt man die Blaumeise „Cinciarella“. Der niederländische Name „Pimpelmees“ wiederum bezieht sich auf ihr Verhalten, bei der Nahrungssuche oft von Zweigspitzen herabzuhängen. Die Art der Nahrungsbearbeitung mit dem Schnabel spiegelt sich im Spanischen wider, dort wird die Blaumeise als „Herrerillo común“ bezeichnet, „Herrerillo“ ist die Verkleinerungsform von „Herrero“, zu Deutsch „Schmied“.


title: Blaumeise

text: Bereits in frühen Buchdrucken kann man die Blaumeise finden, meist ist sie in den Buchmalereien jedoch nur Bestandteil der floralen Verzierungen. Ein berühmtes Beispiel ist die Koberger-Bibel, die im 15. Jahrhundert entstand, im Buch Genesis ist am unteren Ende in den Ranken eine Blaumeise zu entdecken.


title: Blaumeise

text: Auch in Gedichten ist die Blaumeise regelmäßig vertreten, Wilhelm Busch beschreibt beispielsweise ihre Nahrungssuche:


title: Blaumeise

text: Der zeitgenössische Berliner Künstler Wolfgang Müller widmet einen guten Teil seines Schaffens der Blaumeise, hierzu zählt auch die zusammen mit Nan Goldin veranstaltete Ausstellung "Blue Tit".


title: Blaumeise

text: Das Kunsthandwerk nimmt sich in unterschiedlicher Weise der Blaumeise an, beispielsweise in Form von Porzellanfiguren, Ziertellern und auch Schmuck. Aufgrund der attraktiven Optik des Vogels dient er immer wieder als Verzierung alltäglicher Gebrauchsgegenstände. Ein besonderer Fall sind die Darstellungen auf zahlreichen Briefmarken, die teilweise weit ins Detail gehen und sogar Unterarten darstellen.


title: Blaumeise

text: Vor mehr als 400 Jahren hat Conrad Gessner in seiner "Historia animalium" die Blaumeise beschrieben und von anderen Arten abgegrenzt – insbesondere von der Schwanzmeise. Im Jahre 1853 widmete sich die erste Ausgabe des Journals für Ornithologie der Blaumeise mit einem Beitrag zu ihrer Oologie. Seit dieser Zeit wurden immer wieder verschiedenste Fragen der Biologie der Blaumeise umfassend untersucht, einen besonderen Schwerpunkt bildeten Arbeiten über die Wechselbeziehungen zwischen Gelegegröße, Habitat und anderen Umweltfaktoren sowie Fragen der Populationsdynamik. Aus diesem Problemkreis ergaben sich weitere Fragestellungen zur Reproduktion, Fortpflanzungserfolg und damit der elterlichen Fitness. In jüngerer Zeit hat sich vor allem der Mittelmeerraum zu einer Art „Freilandlabor“ für diesen Interessenkomplex entwickelt.


title: Blaumeise

text: Auch heute noch ist die Blaumeise ein bevorzugtes Forschungsobjekt, nicht zuletzt, da ihre brutbiologischen Variablen in Nistkästen gut zu kontrollieren sind, und die Art menschliche Nähe nicht scheut. Aufbauend auf viele bereits vorhandene Untersuchungsergebnisse können die geeigneten Fragen gestellt und ein erfolgversprechender Versuchsaufbau gewählt werden. Damit bietet sich die Blaumeise als Modellorganismus auch für Fragestellungen an, die über die Art selbst hinausgehen und allgemeinere, die Ökologie betreffende Erkenntnisse ermöglichen.


title: Solarzelle

text: Eine Solarzelle (fachsprachlich auch photovoltaische Zelle genannt) ist ein elektrisches Bauelement, das Strahlungsenergie, in der Regel Sonnenlicht, direkt in elektrische Energie umwandelt. Die Anwendung der Solarzelle ist die Photovoltaik, wo sie als Stromquelle dient. Die physikalische Grundlage der Umwandlung ist der photovoltaische Effekt, der ein Sonderfall des inneren photoelektrischen Effekts ist.


title: Solarzelle

text: Es existieren viele verschiedene Zelltypen, die sowohl nach dem verwendeten Halbleitermaterial als auch nach der Zelltechnologie (waferbasiert oder Dünnschicht) unterschieden werden können. Wichtigstes Halbleitermaterial ist Silicium, aus dem im Jahr 2013 etwa 90 % aller weltweit hergestellten Solarzellen gefertigt wurden; der Marktanteil von Dünnschichtzellen lag bei rund 10 %. Durch Reihenschaltung von einzelnen Solarzellen und abschließende Kapselung entstehen die zur Energieerzeugung verwendeten Solarmodule. Die Reihenschaltung ist bei Dünnschichtmodulen in den Prozess der Zellfertigung integriert, bei den weit verbreiteten kristallinen Modulen durch Auflöten von Verbindern auf fertige Solarzellen realisiert.


title: Solarzelle

text: Manchmal werden auch Elemente eines Sonnenkollektors umgangssprachlich fälschlicherweise als Solarzelle bezeichnet. Sie erzeugen aber keinen elektrischen Strom, sondern Prozesswärme und speichern ihre Energie in einem Warmwasserspeicher (Boiler).


title: Solarzelle

text: Solarzellen kann man nach verschiedenen Kriterien einordnen. Das gängigste Kriterium ist die Materialdicke. Dabei wird nach Dickschicht- und Dünnschichtzellen unterschieden.


title: Solarzelle

text: Ein weiteres Kriterium ist das verwendete Halbleitermaterial. Am häufigsten wird Silicium eingesetzt. Daneben finden auch weitere Halbleiter Verwendung wie Cadmiumtellurid, Galliumarsenid. Bei sogenannten Tandem-Solarzellen kommen Schichten unterschiedlicher Halbleiter zur Anwendung, beispielsweise Indiumgalliumarsenid in Kombination mit Indiumgalliumphosphid.


title: Solarzelle

text: Neben anorganischen Halbleitermaterialien gibt es auch organische Solarzellen und Farbstoffsolarzellen sowie anorganisch-organische Hybride. Die Entwicklung ist keineswegs abgeschlossen.


title: Solarzelle

text: Silicium, der Grundstoff für die Solarzellen, steht in nahezu unbegrenzter Menge zur Verfügung. Silicium kommt in der Natur als Siliciumoxid (Quarz) oder Silicat vor und wird vom Sauerstoff unter hoher Temperatur getrennt. Daneben benötigen Siliciumzellen eine Kontaktschicht, die in herkömmlichen Zellen zumeist aus Silber besteht; ein Metall, das nur in begrenztem Maße zur Verfügung steht. Da Silber zudem teuer ist, wurden Alternativen zur Silbernutzung entwickelt und in den Markt eingeführt, insbesondere auf Basis von Aluminium und Kupfer. Diese stehen in großen Mengen zur Verfügung und sind in Bezug auf Materialverfügbarkeit auch bei Einsatz im TW-Bereich unkritisch. Mit Stand 2019 existieren auch Hocheffizienz-Zellen, die ohne Silber zur Kontaktierung auskommen.


title: Solarzelle

text: Bei seltenen Solarzellenmaterialien wie etwa Indium, Gallium, Tellur und Selen überschreitet der weltweite Verbrauch (Indium etwa 850 Tonnen, bei Gallium etwa 165 Tonnen) die jährliche Produktionsmenge. Auffallend war der stark steigende Verbrauch von Indium in Form von Indium-Zinn-Oxid in der Flüssigkristall- und OLED-Bildschirmherstellung sowie die Verwendung von Gallium und Indium in der Produktion von Leuchtdioden zur Produktion energiesparender Leuchtmittel und als Hintergrundbeleuchtung für Flachbildschirme.


title: Solarzelle

text: Bei dem auch bei der Herstellung von Leuchtdioden bedeutsamen Indium wird einerseits bis 2035 mit einem Versiegen der Ressourcen gerechnet, da sich die theoretischen Indiumvorräte im Jahr 2006 auf nur 6000 Tonnen, die ökonomisch abbaubaren Reserven auf sogar nur 2800 Tonnen beliefen. Andere Quellen reden von 50.000 Tonnen und Speisung des Verbrauchs aus Recycling. Die Sekundärproduktion, also das Recycling, übertrifft die Primärproduktion und lag im Jahr 2008 bei 800 Tonnen.


title: Solarzelle

text: Die Situation bei Selen und beim noch selteneren Tellur (beide Halbmetalle liegen in geringer Konzentration im Anodenschlamm der Kupferelektrolyse vor) erscheint auf den ersten Blick weniger kritisch, da die Kupferproduzenten derzeit nur einen Teil des in Metallelektrolyse anfallenden Anodenschlamms zur Selen- oder Tellurgewinnung einsetzen. Die ökonomisch erschließbaren Selenreserven werden auf 82.000 Tonnen, die Tellurreserven auf 43.000 Tonnen geschätzt. Dies ist wenig, selbst im Vergleich zu den Reserven des ebenfalls nicht besonders häufigen Buntmetalls Kupfer von 550 Millionen Tonnen.


title: Solarzelle

text: Die Produktionsprozesse, in denen Gallium, Indium, Selen und Tellur eingesetzt werden, verfügen über eine ungünstige Materialökonomie und müssen verbessert werden.


title: Solarzelle

text: Neben dem Material ist die Bauweise von Bedeutung. Man unterscheidet Solarzellen nach ihren Oberflächenstrukturierungen, den Kontaktierungen auf Vorder- und Rückseite sowie ihren Schichtstrukturen (z. T. bedingt durch Materialkombinationen unterschiedlicher Absorptionswellenlängen, wodurch der Wirkungsgrad der Gesamtanordnung erhöht werden kann, indem das Sonnenspektrum optimal ausgenutzt wird); Näheres dazu weiter unten unter „Typen von Silicium-Solarzellen“ und „Andere Solarzellentypen“.


title: Solarzelle

text: Derzeit sind kommerziell erhältliche Solarzellen aus Halbleitermaterialien, überwiegend aus Silicium. Auch III/V-Halbleitermaterialien werden verwendet (unter anderem an Raumsonden). Wegen ihrer hohen Kosten werden sie für terrestrische Anwendungen in Konzentrator-Systemen verwendet. Polymere Solarzellen befinden sich noch in der Forschung.


title: Solarzelle

text: Halbleitersolarzellen müssen zur Energiegewinnung zu Solarmodulen verschaltet werden. Kristalline Zellen werden dafür mit Leiterbahnen an Vorder- und Rückseite in Reihe geschaltet. Die Spannung der Einzelzellen von ca. 0,5 V unter Belastung und 0,64 V im Leerlauf addiert sich dabei. Bei der heute üblichsten Anzahl von 60 Zellen entsteht ein Modul mit einer typischen Arbeitsspannung von 30 V und einer Leerlaufspannung von 38,4 V. Solch ein Modul aus 6+"-Zellen liefert dabei etwa 230–260 W Leistung bei Standard-Testbedingungen (STC). Diese Solarmodule können selbst wieder mittels integrierter spezieller Steckverbinder an Kabeln einfach in Reihe geschaltet werden, um die Leistung zu erhöhen. Dabei werden Leerlaufspannungen bis zu 1000 V bei Umgebungstemperaturen unter −10 °C als maximal zulässiger Grenzwert erreicht. Als Schutz vor einem Lawinendurchbruch in den einzelnen Zellen (etwa bei Teilabschattung durch herabgefallenes Laub) müssen parallel zu den Zellen zusätzlich Bypass-Dioden vorgesehen werden, die die abgeschatteten Zellen elektrisch überbrücken. In Generatoranschlusskästen kann in Großanlagen eine Parallelschaltung über Sicherungen zur weiteren Leistungssteigerung erfolgen.


title: Solarzelle

text: Solarzellen aus Halbleitermaterialien sind im Prinzip wie großflächige Photodioden aufgebaut. Sie werden jedoch nicht als Strahlungsdetektor, sondern als Stromquelle betrieben. Die Besonderheit von Halbleitern ist, dass durch zugeführte Energie (elektromagnetische Strahlung) in ihnen freie Ladungsträger erzeugt werden können (Elektronen und Löcher, siehe Generation). Um aus diesen Ladungen einen elektrischen Strom zu erzeugen, ist es nötig, die erzeugten freien Ladungsträger in unterschiedliche Richtungen zu lenken; dies geschieht sehr häufig durch ein internes elektrisches Feld, welches durch einen p-n-Übergang erzeugt werden kann.


title: Solarzelle

text: Je nach Bauform der Solarzelle sind für die Erzeugung des Photostroms unterschiedliche Transportmechanismen relevant: Es gibt halbleiterbasierte Zellen, die ausschließlich auf Drift beruhen, und andere, bei denen zusätzlich noch Diffusion beteiligt ist. Bei organischen Solarzellen hingegen sind andere Mechanismen zur Erzeugung, Separation und Auskopplung freier Ladungsträger relevant (siehe Organische Solarzelle#Funktionsprinzip).


title: Solarzelle

text: Bei typischen kristallinen Siliciumsolarzellen mit Waferdicken von rund 200 µm ist der größte Teil des lichtabsorbierenden Materials feldfrei, er wird Basis genannt. In der Basis diffundieren die optisch angeregten Minoritätsladungsträger (Elektronen bei p-dotierter Basis bzw. Löcher bei n-dotierter Basis) frei umher. (Die bei der Lichtabsorption mit angeregten Majoritätsladungsträger spielen für die Funktionsweise der Solarzelle keine Rolle.) Sobald Minoritätsladungsträger die Raumladungszone des p-n-Übergangs erreichen, werden sie durch das elektrische Feld zur anderen Seite des p-n-Übergangs hin beschleunigt und so von den Majoritätsladungsträgern der Basis getrennt; letztere werden vom elektrischen Feld des p-n-Übergangs aufgrund ihrer entgegengesetzten Ladung zurückgehalten. Diese Solarzellen erreichen eine hohe Photostromausbeute, wenn die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger groß im Verhältnis zur Dicke der Basis ist und die Rückseite der Solarzelle entweder ein sogenanntes "Back Surface Field" (BSF) aufweist oder dielektrisch passiviert ist, wodurch die Rekombinationsverluste reduziert werden.


title: Solarzelle

text: Bei Solarzellen, die aus einem Material mit kleiner Diffusionslänge bestehen, reicht die Raumladungszone mit dem elektrischen Feld möglichst weit in das Material hinein. Dies wird durch gezielte Dotierung des Materials eingestellt (siehe Halbleitertechnologie). Um das gewünschte Profil zu erzeugen, wird gewöhnlich eine dünne Oberflächenschicht stark n-dotiert, die dickere Schicht darunter schwach p-dotiert. Das hat eine Raumladungszone mit hoher Weite zur Folge. Wenn in dieser Zone nun Photonen einfallen und Elektron-Loch-Paare erzeugen (innerer Photoeffekt), so werden durch das elektrische Feld die Löcher zum untenliegenden p-Material beschleunigt und umgekehrt die Elektronen zum n-Kontakt auf der (sonnenzugewandten) Oberseite.


title: Solarzelle

text: Ein Teil der Minoritätsladungsträger rekombiniert, ihre Anregungsenergie geht dabei in Wärme verloren. Weitere Verluste entstehen aufgrund des unvermeidlichen Serienwiderstands. Der Photostrom kann direkt von einem Verbraucher benutzt, in einem Akkumulator zwischengespeichert oder mit einem netzgeführten Solarwechselrichter in das Stromnetz eingespeist werden. Die elektrische Spannung bei maximaler Leistung (Maximum Power Point, Leistungsanpassung) liegt bei den gebräuchlichsten Zellen (kristalline Siliciumzellen) bei etwa 0,5 V.


title: Solarzelle

text: Die Struktur von Solarzellen wird zudem so angepasst, dass möglichst viel Licht eingefangen wird und es in der aktiven Schicht (Basis bzw. schwach dotierter Bereich) freie Ladungsträger erzeugen kann. Dazu muss die Deckelektrode transparent sein, die Kontakte zu dieser Schicht müssen möglichst schmal sein, auf der Oberseite wird eine Antireflexionsschicht (zur Verringerung des Reflexionsgrades) aufgetragen, ggfs. wird die Rückseite verspiegelt. Die Antireflexionsschicht sorgt für die typisch bläuliche bis schwarze Farbe von Solarzellen. Unbeschichtete Solarzellen haben dagegen ein silbrig-graues Erscheinungsbild.


title: Solarzelle

text: Manchmal wird die Vorderseite strukturiert oder aufgeraut. Wegen dieses Vorteils wurden ursprünglich Wafer mit Fehlern beim Schleifprozess o. a. als Ausgangsmaterial für Solarzellen verkauft. Schwarzes Silicium hat eine aufgeraute, nadelförmige Oberfläche, die sehr geringe Reflexionen aufweist.


title: Solarzelle

text: Die Antireflexschicht wird bei modernen Solarzellen aus Siliciumnitrid mittels PE-CVD-Verfahren hergestellt. Die Schichtdicke beträgt dabei ca. 70 nm (λ/4 bei einem Brechungsindex von 2,0). Darüber hinaus kommen noch Antireflexschichten aus Siliciumdioxid und Titandioxid, die beispielsweise per AP-CVD-Verfahren aufgebracht werden, zur Anwendung.


title: Solarzelle

text: Über die Schichtdicke wird auch die Farbe bestimmt (Interferenzfarbe). Eine möglichst hohe Gleichmäßigkeit der Beschichtungsstärke ist dabei wichtig, da bereits Schwankungen um einige Nanometer in der Schichtstärke den Reflexionsgrad erhöhen. Blaue Reflexion ergibt sich aus der Einstellung der Antireflexschicht auf den roten Teil des Spektrums – der bevorzugten Absorptionswellenlänge des Siliciums. Prinzipiell sind jedoch auch beispielsweise rote, gelbe oder grüne Solarzellen auf diese Weise für spezielle architektonische Anwendungen herstellbar, sie haben jedoch einen schlechteren Wirkungsgrad.


title: Solarzelle

text: Im Falle von Siliciumnitrid und Siliciumdioxid erfüllt die Antireflexschicht dabei noch die Funktion einer Passivierungsschicht, die die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit herabsetzt. Die an der Oberfläche erzeugten Ladungsträger können dadurch – vereinfacht ausgedrückt – nicht so schnell rekombinieren, und die erzeugte Ladung kann als Strom abgeleitet werden.


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text: Das traditionelle Grundmaterial für Halbleitersolarzellen ist Silicium. Bis in das Jahr 2005 wurde vor allem Restsilicium aus der Chipproduktion verwendet, heute wird zunehmend Silicium speziell für die Solaranwendungen produziert. Silicium ist allgemein für die Halbleitertechnik nahezu ideal. Es ist preiswert, lässt sich hochrein und einkristallin herstellen und als "n-" und "p-Halbleiter" dotieren. Einfache Oxidation ermöglicht die Herstellung dünner Isolationsschichten. Jedoch ist die Ausprägung seiner Bandlücke als "indirekter Halbleiter" für optische Wechselwirkung wenig geeignet. Siliciumbasierte kristalline Solarzellen müssen eine Schichtdicke von mindestens 100 µm und mehr aufweisen, um Licht ausreichend stark zu absorbieren. Bei Dünnschichtzellen "direkter Halbleiter", wie z. B. Galliumarsenid oder auch Silicium mit stark gestörter Kristallstruktur (siehe unten) genügen 10 µm.


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text: Das Grundmaterial Silicium ist das zweithäufigste chemische Element, das in der Erdkruste vorkommt. Es liegt in Form von Silikaten oder als Quarz vor. Aus Quarzsand kann in einem Schmelz-Reduktionsofen Rohsilicium, sogenanntes metallurgisches Silicium, mit Verunreinigungen von 1 bis 2 % hergestellt werden. 2005 wurden auf diese Weise 4,7 Mio. Tonnen Silicium hergestellt. Ein Großteil davon geht in die Stahlindustrie und in die Chemische Industrie. Nur ein kleiner Anteil des metallurgischen Siliciums wird für die Mikroelektronik und die Photovoltaik verwendet.


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text: Aus dem Rohsilicium wird dann über einen mehrstufigen, auf Trichlorsilan basierenden Prozess polykristallines Reinstsilicium hergestellt. Das bisher angewendete Siemens-Verfahren, ein CVD-Verfahren (CVD = chemical vapor deposition, dt.: chemische Gasphasenabscheidung), wurde allerdings für die Mikroelektronik entwickelt und optimiert. Dort werden zum Teil völlig andere Anforderungen an die Qualität des Siliciums gestellt als in der Photovoltaik. Für Solarzellen ist beispielsweise die Reinheit des Wafers in seiner gesamten Stärke wichtig, um eine möglichst lange Ladungsträger-Lebensdauer zu gewährleisten. In der Mikroelektronik müssten dagegen prinzipiell nur die oberen 20 bis 30 µm hochrein sein. Da mittlerweile der Verbrauch an hochreinem Silicium für die Photovoltaik den Verbrauch in der Mikroelektronik übertroffen hat, wird zurzeit intensiv an speziellen, kostengünstigeren und für die Photovoltaik optimierten Herstellverfahren für Solarsilicium gearbeitet.


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text: Der gesamte Herstellprozess für hochreines Silicium ist zwar sehr energieaufwendig, aber dennoch können die heute verwendeten Solarzellen die für ihre Produktion erforderliche Energiemenge – je nach Bauart – innerhalb von 1,5 bis 5 Jahren wieder kompensieren. Sie haben also eine positive Energiebilanz.


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text: Das Reinstsilicium kann auf unterschiedliche Weise weiterverarbeitet werden. Für polykristalline Zellen kommen größtenteils das Gießverfahren, das Bridgman-Verfahren und das kantenbegrenzte Bandziehverfahren (EFG-Verfahren, von engl. ) zum Einsatz. Monokristalline Zellen werden fast immer nach dem Czochralski-Verfahren hergestellt. Bei allen Verfahren gilt, dass die Dotierung mit Bor (siehe unten) schon beim Herstellen der Blöcke (Ingots) beziehungsweise Stäbe vorgenommen wird.


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text: Dieses Verfahren dient zur Herstellung von polykristallinem Silicium. Das Reinstsilicium wird in einem Tiegel mit Hilfe einer Induktionsheizung aufgeschmolzen und dann in eine quadratische Wanne gegossen, in der es möglichst langsam abgekühlt wird. Dabei sollen möglichst große Kristallite in den Blöcken entstehen. Die Kantenlänge der Wanne beträgt etwa 50 cm, die Höhe der erstarrten Schmelze etwa 30 cm. Der große Block wird in mehrere kleine Blöcke von etwa 30 cm Länge zerteilt.


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text: Ein weiteres Gießverfahren ist der Strangguss, wobei die Masse schon in der am Ende benötigten Stärke auf das Trägermaterial aufgebracht wird. Der Vorteil ist, dass ein Sägevorgang mit seinen Verlusten entfällt.


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text: Das Bridgman-Verfahren dient zur Herstellung von polykristallinem Silicium und ist nach Percy Williams Bridgman benannt. Es ist nicht zu verwechseln mit der Bridgman-Stockbarger-Methode, die zur Herstellung von Monokristallen dient. Das Reinstsilicium wird hier ebenfalls in einem Tiegel mit Hilfe einer Induktionsheizung bei über 1400 °C aufgeschmolzen. Die langsame Abkühlung der Schmelze, bei der sich große Zonen einheitlicher Kristalle ausbilden, findet hier im gleichen Tiegel statt. Die geheizte Zone wird langsam von unten nach oben im Tiegel angehoben, so dass sich oben bis zum Schluss flüssiges Silicium befindet, während vom Tiegelboden her das Erstarren erfolgt. Hier sind die Kantenlängen etwas größer als beim Gießverfahren (zumeist Standardgröße 690 mm), die Höhe des Blocks beträgt etwa 20 bis 25 cm. Der große Block wird ebenfalls in mehrere kleine Blöcke von zumeist 156 mm Kantenlänge zerteilt. Dieser Arbeitsschritt wird "Brikettieren" genannt.


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text: Das Czochralski-Verfahren wird für die Herstellung von langen monokristallinen Stäben genutzt. Der sogenannte Impfkristall gibt die Orientierung im Kristall vor. Vor der Herstellung der Zellen wird der entstandene Zylinder noch zurechtgeschnitten.


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text: Das Zonenschmelzverfahren, auch Float-Zone-Verfahren genannt, dient auch der Herstellung monokristalliner Siliciumstäbe. Die bei diesem Verfahren erzielte Reinheit ist im Normalfall höher als für die Solartechnik benötigt und auch mit sehr hohen Kosten verbunden. Deshalb wird diese Technik für die Solartechnik eher selten benutzt. Das einzige Unternehmen, das Float-Zone-Wafer in nennenswerten Mengen für Solarzellen verwendet, ist das US-Unternehmen SunPower.


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text: Die Kristallstäbe müssen nun mit einem Drahtsägeverfahren in Scheiben, die sogenannten Wafer, gesägt werden. Dabei entsteht aus einem großen Teil des Siliciums Sägestaub, dessen Verwertung ab 2013 erforscht wurde. Die Dicke der entstehenden Scheiben lag in der Anfangszeit der Solarzellenherstellung bei etwa 0,4 mm und wurde seitdem stetig reduziert, um die Ausbeute (Anzahl der Wafer pro kg Si) zu erhöhen. Seit 2008 beträgt die typische Waferdicke etwa 0,18 mm, was bei der derzeit üblichen Wafergröße mit einer Kantenlänge von 156 mm ein Optimum zwischen den konkurrierenden Anforderungen einer hohen Ausbeute einerseits und der Vermeidung von Verlusten durch eine zu hohe Bruchrate andererseits darstellt. Eine weitere Erhöhung der Ausbeute ist noch durch eine Verringerung der Sägeverluste (Teile des Si-Blocks, die zu Sägestaub werden; engl. „kerf loss“) möglich; dies trägt zusätzlich neben der Steigerung des Zell-Wirkungsgrades zu dem seit 2008 zu beobachtenden Rückgang des Si-Bedarfs pro Watt Spitzenleistung (gemessen in g/Wp) bei.


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text: Eine weitere Quelle für Wafer war ursprünglich der Ausschuss an Rohlingen für die Herstellung von integrierten Schaltkreisen der Halbleiterfertigung, deren zur Weiterverarbeitung ungeeigneten Rohlinge als Solarzelle verwendet werden können.


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text: Die monokristallinen Zellen zeichnen sich durch eine homogene Oberfläche aus, während bei den polykristallinen Zellen gut die einzelnen Zonen mit verschiedener Kristallorientierung unterschieden werden können – sie bilden ein eisblumenartiges Muster auf der Oberfläche.


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text: Die gesägten Wafer durchlaufen nun noch mehrere chemische Bäder, um Sägeschäden zu beheben und eine Oberfläche auszubilden, die geeignet ist, Licht einzufangen.


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text: Im Normalfall sind die Wafer schon mit einer Grunddotierung mit Bor versehen. Diese bewirkt, dass es überschüssige Defektelektronen (positive Ladungen) gibt, das heißt, es können Elektronen eingefangen werden. Das wird auch p-Dotierung genannt. Auf dem Weg zur fertigen Solarzelle mit p-n-Übergang muss nun die Oberfläche noch eine n-Dotierung bekommen, was durch Heizen der Zelle in einem Ofen in einer Phosphor-Atmosphäre geschieht. Die Phosphoratome schaffen eine Zone mit Elektronenüberschuss auf der Zelloberfläche, die etwa 1 µm tief ist. Nach der Diffusion mit Phosphor entsteht auf der Oberfläche des Wafers Phosphorglas. Um dieses zu entfernen, ist ein weiterer sehr kurzer Ätzschritt mit Flusssäure nötig. Danach wird in einem weiteren Ofen mittels PECVD die Antireflexschicht aufgetragen, die der Zelle erst die typische Farbe gibt.


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text: Danach erfolgt die Bedruckung der Zelle, z. B. durch Siebdruck, mit den notwendigen Lötzonen und der Struktur, welche für den besseren Abgriff des generierten elektrischen Stroms sorgt. Die Vorderseite erhält meist zwei breitere Streifen, auf denen später die Bändchen zum Verbinden mehrerer Zellen befestigt werden. Außerdem wird ein sehr dünnes, elektrisch gut leitendes Raster aufgebracht, was einerseits den Lichteinfall so wenig wie möglich behindern und andererseits den ohmschen Widerstand der Deckelektrode verringern soll. Die Rückseite wird meist vollflächig mit einem gut leitenden Material beschichtet.


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text: Nach dieser Vorverarbeitung werden die Zellen nach optischen und elektrischen Merkmalen klassifiziert, sortiert und für die Fertigung von Solarmodulen zusammengestellt.


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text: Um den Umweg des Sägens von Wafern aus Kristallblöcken zu vermeiden, gibt es umfangreiche Aktivitäten, Solarzellen direkt zu erzeugen.


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text: Beim EFG-Verfahren (von engl. , ungefähre Übersetzung: „kantendefiniertes Filmwachstum“) werden aus einer elektrisch beheizten Graphitwanne aus flüssigem Reinstsilicium achteckige Röhren von 6 bis 7 m Länge nach oben gezogen. Die Ziehgeschwindigkeit liegt bei etwa 1 mm/s. Die Kantenlänge der einzelnen Seiten beträgt 10 bzw. 12,5 cm, die Wandstärke ca. 280 µm. Nach Fertigstellung der Röhre wird diese entlang der Kanten mit Nd:YAG-Lasern geschnitten und in einem bestimmten Raster dann über die Breite der jeweiligen Seite. Daraus ergibt sich die Möglichkeit der Herstellung von Zellen mit unterschiedlichen Kantenlängen (zum Beispiel 12,5 cm × 15 cm oder 12,5 cm × 12,5 cm). Es wird eine Ausbeute von etwa 80 % des Ausgangsmaterials erzielt. Bei den so erzeugten Zellen handelt es sich ebenfalls um polykristallines Material, welche sich vom Aussehen her deutlich von den gesägten Zellen unterscheidet. Unter anderem ist die Oberfläche der Zellen welliger. Ein Vorteil im Vergleich zum Sägen aus Blöcken ist die weitgehende Vermeidung von Verschnitt, der zudem nicht mit Schneideflüssigkeit (engl. , vgl. Kolloide) verunreinigt ist. Dieses Verfahren wird auch Bandzieh- oder Octagon-Verfahren genannt.


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text: Das EFG-Verfahren wurde bis 2009 von der Firma Schott Solar (Deutschland) angewendet. Von einer weiteren Verwendung musste abgesehen werden, da Schott Solar als einziger Anwender dieses Prozesses die Weiterentwicklung, im Vergleich zu anderen Prozessen mit mehr Entwicklern im Hintergrund, nicht schnell genug vorantreiben konnte. Entwickelt wurde das Verfahren von der Firma ASE Solar (USA).


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text: Weiterhin gibt es das String-Ribbon-Verfahren der insolventen US-amerikanischen Firma Evergreen Solar, bei dem die Wafer zwischen zwei Fäden direkt aus der Siliciumschmelze gezogen werden. Dabei entsteht weniger Abfall (wie Späne usw., die normalerweise direkt entsorgt werden) als bei den herkömmlichen Verfahren. Als deutsches Unternehmen verwendete die Sovello AG das String-Ribbon-Verfahren zur Produktion von Wafern.


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text: Beim Schichttransfer-Verfahren wird eine nur ca. 20 µm dünne Schicht aus einkristallinem Silicium direkt flach auf einem Substrat gezüchtet. Als Trägermaterial eignen sich keramische Substrate oder auch speziell oberflächenbehandeltes Silicium, wodurch das Ablösen des entstandenen Wafers und die Wiederverwendung des Trägers gegeben ist. Die Vorteile dieser Verfahren sind der deutlich geringere Siliciumbedarf durch die geringe Dicke und der Wegfall der Sägeverluste. Der Sägevorgang als zusätzlicher Prozessschritt entfällt. Der erreichbare Wirkungsgrad ist hoch und liegt im Bereich von monokristallinen Zellen.


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text: Der Prozess des Zonenschmelzens und Dotierens lässt sich auch in eine bereits gefertigte, flache Platte bzw. Schicht verlagern. Das Prinzip ist, dass die Verunreinigungen durch Wärmebehandlung (mehrfach lateral fortschreitende Umschmelzung, z. B. mit Laserstrahlung) des Siliciums an wenigen Stellen konzentriert werden.


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text: Seit den 2000er Jahren arbeiten verschiedene Forschungsgruppen an Solarzellen auf Basis von langen „Siliciumstäbchen“ (manchmal auch „Siliciummikrodrähte“ genannt) im Mikrometermaßstab. Die einzelnen Siliciumstäbchen sind in der Regel einige Mikrometer dick und ca. 200 Mikrometer lang. Strukturen aus senkrecht zu einer Trägerfläche angeordneten Stäbchen zeigen gegenüber konventionellen Solarzellen aus Silicium eine erhöhte Absorption von Sonnenlicht in einem breiten Spektralbereich, vgl. Schwarzes Silicium.


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text: Ein Beispiel für eine solche Solarzelle wurde 2010 von einer Arbeitsgruppe um Harry Atwater vom California Institute of Technology vorgestellt. Sie stellten über 100 Mikrometer lange Stäbchen mithilfe der sogenannten VLS-Technik (von engl. ) her, übergossen diese anschließend zur Stabilisierung mit durchsichtigem, biegsamem Kunststoff (Polydimethylsiloxan, PDMS) und lösten danach die fertige Zelle von der Platte. Diese Zellen zeigen, wie zuvor erwähnt, eine erhöhte Absorption von insgesamt bis zu 85 % des einfallenden Lichts über einen großen Spektralbereich. Die so erzeugten Solarzellen, im Laborstatus, haben einen hohen Wirkungsgrad. Ihre Herstellung verbraucht nur 1 Prozent der sonst zur Solarzellenproduktion üblichen Siliciummenge, außerdem sind diese Solarzellen biegbar.


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text: Als sehr aussichtsreich wird aufgrund der günstigen Herstellung die Entwicklung von Solarmodulen auf Perowskit-Basis beurteilt. Die Zellen können deutlich dünner als Siliciumzellen gebaut werden. Dadurch, dass Perowskitzellen auch grünes und blaues Licht gut verwerten können, während Siliciumzellen hauptsächlich den roten und infraroten Bereich des Lichts wandeln, gelten sie auch als aussichtsreiche Kandidaten für Tandem-Solarzellen. Problematisch ist bisher jedoch noch die geringe Haltbarkeit, der Schutz gegen Feuchtigkeit und der bei manchen Perowskitzellen notwendige Anteil von Blei, da aufgrund der RoHS-Richtlinie die wirtschaftliche Verwertbarkeit in Frage steht.


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text: Zwar ist es grundsätzlich möglich, Blei durch andere Elemente wie Zinn zu ersetzen, mit Stand 2016 blieben derartige Versuche jedoch weitgehend erfolglos, da Zinn allmählich oxidiert und damit die Kristallstruktur des Perowskites verloren geht. 2017 wurde allerdings mit Bismutiodidoxid ein vielversprechendes Material identifiziert, mit dem effiziente und stabile Perowskitsolarzellen ohne Blei hergestellt werden könnten. Neben Zinn und Bismutiodidoxid kommen auch andere Elemente wie Germanium, Kupfer, Mangan, Eisen, Kobalt und Nickel in Frage, um bleifreie Perowskitzellen zu fertigen; deren Wirkungsgrade sind jedoch derzeit noch deutlich geringer. Beispielsweise lag der Wirkungsgrad von bleifreien Perowskitzellen auf Basis einer CHNHSnI-Struktur im Jahr 2014 bei gut 6 %. Als entscheidender Schritt für die Entwicklung von bleifreien Perowskitzellen gilt die Verhinderung der Oxidation des Zinnanteils in der Zelle, um die Langzeitstabilität zu gewährleisten. Falls dies gelingt, könnten binnen weniger Jahre bleifreie Perowskitzellen entwickelt werden, die nicht nur aus ungiftigen Materialien bestehen, sondern zugleich einen höheren Wirkungsgrad aufweisen als bleihaltige Perowskitzellen.


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text: Ein 2015 erschienener Review-Artikel in der Fachzeitschrift Energy and Environmental Science kam zu dem Ergebnis, dass nach den beständigen Wirkungsgradsteigerungen in den letzten wenigen Jahren Perowskit-Module als ein ernstzunehmender potentieller Herausforderer für andere Solartechnologien betrachtet werden müssen. Der Wirkungsgrad sei in nur 5 Jahren von 3,8 % auf 20,1 % gestiegen und würde wohl in den nächsten Jahren auf 25 % steigen, zudem sei die Technologie günstig. Obwohl sie noch am Anfang ihrer Entwicklung stünden, hätten sie ein herausragendes Potential für Nachhaltigkeit gezeigt. Sie hätten bereits heute die niedrigste Energierücklaufzeit aller Solarmodule (bei einem Perowskitmodul wurden 0,22 Jahre ermittelt, d. h. knapp 3 Monate) und könnten perspektivisch die umweltfreundlichste Photovoltaiktechnologie sein, wenn durch weitere Entwicklung Nutzungsgrad und Haltbarkeit gesteigert werden können.


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text: Anfang 2022 gaben mehrere Hersteller an, kurz vor der Serienfertigung mit einem Zellenwirkungsgrad zwischen 27 und 28 Prozent zu stehen.


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text: Dünnschichtzellen gibt es in verschiedenen Ausführungen, je nach Substrat und aufgedampften Materialien. Die Spannbreite der physikalischen Eigenschaften und der Wirkungsgrade ist entsprechend groß. Dünnschichtzellen unterscheiden sich von den traditionellen Solarzellen (kristallinen Solarzellen basierend auf Siliciumwafern) vor allem in ihren Produktionsverfahren und durch die Schichtdicken der eingesetzten Materialien. Die physikalischen Eigenschaften amorphen Siliciums, die von kristallinem Silicium verschieden sind, beeinflussen die Solarzelleneigenschaften. Manche Eigenschaften sind auch noch nicht vollständig verstanden.


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text: Auch bei kristallinen Solarzellen wird das Licht bereits in einer dünnen Oberflächenschicht (ca. 10 µm) absorbiert. Es liegt daher nahe, Solarzellen sehr dünn zu fertigen. Verglichen mit kristallinen Solarzellen aus Siliciumwafern sind Dünnschichtzellen etwa 100-mal dünner. Diese Dünnschichtzellen werden meist durch Abscheiden aus der Gasphase direkt auf einem Trägermaterial aufgebracht. Das kann Glas, Metallblech, Kunststoff oder auch ein anderes Material sein. Der aufwändige, im vorigen Kapitel beschriebene Prozess des Zerschneidens von Siliciumblöcken kann also umgangen werden.


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text: Das bisher gängigste Material für Dünnschichtzellen ist amorphes Silicium (a-Si:H) hinter Glas. Solche Dünnschichtmodule sind langlebige Produkte. Freiluft-Tests zeigen stabile Wirkungsgrade über mehr als zehn Jahre. Sie liegen im Sonnenlicht bei 9…10 %, also deutlich unter kristallinen Si-Zellen. Jedoch fällt der Wirkungsgrad bei diffusem, geringem Licht nicht so schnell ab wie derjenige bei polykristallinen Si-Zellen, weshalb sie in großem Umfang auch zur Stromversorgung von Uhren und Taschenrechnern eingesetzt werden.


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text: Mögliche weitere Materialien sind mikrokristallines Silicium (µc-Si:H), Gallium-Arsenid (GaAs), Cadmiumtellurid (CdTe) oder Kupfer-Indium-(Gallium)-Schwefel-Selen-Verbindungen, die so genannten CIGS-Solarzelle bzw. CIS-Zellen, wobei hier je nach Zelltyp S für Schwefel oder Selen stehen kann. Ein neues Material, das neu in der Dünnschichttechnologie Anwendung findet, ist CZTS.


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text: Wirkungsgrade im Bereich von 20 % (21,7 % mit CIGS-Solarzellen, siehe) für kleine CIGS-Laborzellen (≈ 0,5 cm²) sind möglich. CIGS-Dünnschichtmodule erreichen inzwischen ähnliche Wirkungsgrade wie Module aus polykristallinem Silicium (11–12 %).


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text: Wichtiger sind oft die Kosten, zu denen Strom aus den Solarzellen produziert werden kann, dazu kommen wichtige Kriterien wie die Emission von Schadstoffen. Einige Studien zeigen, dass Cadmiumtellurid-Dünnschicht-Solarzellen hier eine bessere Bilanz aufweisen.


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text: Eine weitere Stärke von Dünnschichtmodulen ist, dass sie einfacher und großflächiger produziert werden können, insbesondere die Dünnschichtzellen aus amorphem Silicium. Dünnschichtmodule sind nicht auf ein rigides Substrat wie Glas oder Aluminium angewiesen. Bei aufrollbaren Solarzellen für den Wanderrucksack oder eingenäht in Kleider wird ein geringerer Wirkungsgrad in Kauf genommen; der Gewichtsfaktor ist wichtiger als die optimale Lichtumwandlung.


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text: Zur Herstellung eignen sich Maschinen, welche auch zur Herstellung von Flachbildschirmen eingesetzt werden. Dabei werden Beschichtungsflächen von über 5 m² erreicht. Mit den Verfahren zur Herstellung von amorphem Silicium lässt sich auch kristallines Silicium in dünnen Schichten herstellen, sogenanntes mikrokristallines Silicium. Es vereint Eigenschaften von kristallinem Silicium als Zellenmaterial mit den Methoden der Dünnschichttechnik. In der Kombination aus amorphem und mikrokristallinem Silicium wurden eine Zeitlang beachtliche Wirkungsgradsteigerungen erzielt, jedoch stagniert der Wirkungsgrad derzeit; die Technologie verliert seit 2012 merklich an Marktanteilen.


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text: Ein besonderes Verfahren für die Fertigung kristalliner Dünnschichtzellen aus Silicium wurde bei CSG-Modulen angewandt (CSG: ). Bei diesen Modulen wird eine weniger als zwei Mikrometer dünne Siliciumschicht direkt auf einen Glasträger aufgebracht; die kristalline Struktur wird erst nach einer Wärmebehandlung erreicht. Das Aufbringen der Stromführung erfolgt mittels Laser- und Tintenstrahldrucktechnik. Dafür wurde 2005 von der Firma CSG Solar eine Fabrikationsanlage in Deutschland gebaut. Weil das Verfahren nicht wirtschaftlich zu betreiben war, musste das Unternehmen nach kurzer Zeit seine Produktion einstellen. Der chinesische Solarkonzern Suntech erwarb das Unternehmen und seine Technologie, hat aber 2011 die Aktivitäten in diesem Bereich aufgegeben und das Unternehmen geschlossen.


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text: Es werden derzeit Dünnschichtsolarzellen aus schwarzem Silicium entwickelt, die einen etwa doppelten Wirkungsgrad erreichen sollen.


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text: Bei Konzentratorzellen (auch "Konzentrator-Photovoltaik", engl.: Concentrated PV, CPV) wird Halbleiterfläche eingespart, indem das einfallende Sonnenlicht zunächst auf einen kleineren Bereich konzentriert wird. Das erreicht man durch geometrische Optik wie in diesem Abschnitt beschrieben oder durch Fluoreszenz-Zellen mit Lichtleitkörpern, die die Totalreflexion nutzen.


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text: Die Lichtbündelung wird z. B. mit Linsen, zumeist Fresnel-Linsen, oder Spiegeln erreicht. Teilweise werden Lichtleiter eingesetzt, um das konzentrierte Licht zu leiten.


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text: Konzentratorzellen sollen Halbleitermaterial einsparen, was den Einsatz effizienterer, teurerer Materialien gestattet. Es kann somit oft sogar zu geringeren Kosten die Sonneneinstrahlung einer größeren Fläche ausgenutzt werden. Häufig verwendete Materialien für Konzentratorsolarzellen sind III-V-Halbleiter. Zumeist werden Mehrfachsolarzellen (siehe nächster Abschnitt) verwendet, die für vollflächige Solarzellen unwirtschaftlich wären. Sie arbeiten noch zuverlässig bei mehr als der 500-fachen Sonnenintensität. Konzentratorsolarzellen müssen dem Sonnenstand nachgeführt werden, damit ihre Optik die Sonnenstrahlung auf die Zellen bündeln kann. Die US-Energiebehörde hat mit dieser Technik Wirkungsgrade von über 40 % erreicht.


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text: Mehrfachsolarzellen bestehen aus zwei oder mehr Solarzellen mit verschiedenem Material, die monolithisch übereinander geschichtet sind. Zweck dieser Anordnung ist es, den Wirkungsgrad der gesamten Anordnung zu erhöhen. Die Wirkungsgrade bei Labormustern von Tandem-Konzentratorsolarzellen erreichten 2008 und 2009 über 40 %. 2014 wurde am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE mit einer Vierfachsolarzelle und 508-facher Konzentration ein Wirkungsgrad von 46 % erzielt.


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text: Bei Farbstoffsolarzellen, auch bekannt als Grätzel-Zellen, wird der Strom anders als bei den bisher aufgeführten Zellen über die Lichtabsorption eines Farbstoffes gewonnen; als Halbleiter kommt Titandioxid zum Einsatz. Als Farbstoffe werden hauptsächlich Komplexe des seltenen Metalls Ruthenium verwendet, zu Demonstrationszwecken können aber selbst organische Farbstoffe, zum Beispiel der Blattfarbstoff Chlorophyll oder Anthocyane (aus Brombeeren), als Lichtakzeptor verwendet werden (diese besitzen jedoch nur eine geringe Lebensdauer). Die Funktionsweise der Zelle ist noch nicht im Detail geklärt; die kommerzielle Anwendung gilt als recht sicher, ist aber produktionstechnisch noch nicht in Sicht.


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text: Konventionelle n-Typ-Farbstoffsolarzellen arbeiten mit einer Photoanode, einer positiven Elektrode, die mit einem n-Halbleiter, z. B. Titandioxid, und einem Farbstoff beschichtet ist. Trifft Licht darauf, werden die Farbstoffmoleküle angeregt und setzen Elektronen frei. Ein Redoxmediator, der als Bestandteil des Elektrolyten zwischen den Elektroden frei beweglich ist, regeneriert den Farbstoff. Beim p-Typ (p-DSC, p-dye-sensitized solar cell) läuft der Prozess genau entgegengesetzt. Ein spezieller Farbstoff und ein p-Halbleiter befinden sich auf einer Photokathode. Der durch Licht angeregte Farbstoff saugt Elektronen aus dem Valenzband des p-Halbleiters, z. B. Nickeloxid, heraus. Das üblicherweise eingesetzte System aus Iodid und Tri-Iodid ersetzten Wissenschaftler der Monash University, der Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (Australien) und der Universität Ulm durch den Kobalt-Komplex Tris(1,2-diaminoethan)cobalt(II/III), bei dem das Kobalt zwischen den Oxidationsstufen +2 und +3 wechseln kann. Zellen auf dieser Basis erreichen dabei eine höhere Energieumwandlungseffizienz. Ein weiterer Ansatz, um die Leistung von photovoltaischen Zellen zu steigern, ist die Kombination einer n- und einer p-Typ-Farbstoffsolarzelle zu einer Tandem-Solarzelle.


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text: Eine "organische Solarzelle" ist eine Solarzelle, die aus Werkstoffen der organischen Chemie besteht, d. h. aus Kohlenwasserstoff-Verbindungen (Kunststoffen). Diese Verbindungen haben elektrisch halbleitende Eigenschaften. Der Wirkungsgrad, mit dem Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird, lag 2013 mit 12,0 % unterhalb von dem von Solarzellen aus anorganischem Halbleitermaterial. Organische Solarzellen bzw. Plastiksolarzellen, wie sie auch genannt werden, sind aufgrund der Möglichkeiten hinsichtlich günstiger und vielseitiger Herstellungsverfahren ein aktuelles Forschungsthema. Die von den Herstellern dieser Zellen auf Kunststoffbasis genannten Vorteile gegenüber Siliciumsolarzellen sind:


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text: Das Material für diesen Solarzellentyp basiert auf organischen Kohlenwasserstoffverbindungen mit spezifischer Struktur, dem konjugierten π-Elektronensystem, welches den betreffenden Materialien die wesentlichen Eigenschaften von Halbleitern verleihen. Typische Vertreter organischer Halbleiter sind konjugierte Polymere und Moleküle, wobei auch speziell synthetisierte Hybridstrukturen verwendet werden. Die ersten Kunststoffsolarzellen, die aus konjugierten Polymeren (Elektronendonatoren) und Fullerenen (Elektronenakzeptoren) hergestellt wurden, waren Zwei-Schicht-Solarzellen. Diese Zellen bestehen aus einer dünnen Schicht des konjugierten Polymers, auf die eine weitere dünne Schicht von Fullerenen aufgebracht wird. Aus technologischer Sicht stellen konjugierte Polymere und funktionalisierte Moleküle auf Grund ihrer Prozessierbarkeit aus der Flüssigphase attraktive Basismaterialien für die kostengünstige Massenproduktion flexibler PV-Elemente mit vergleichsweise einfacher Struktur dar. Molekulare Halbleiter werden üblicherweise in vakuumgestützten Aufdampfprozessen zu wohldefinierten Mehrschichtsystemen verarbeitet und lassen die Herstellung sequentiell abgeschiedener Halbleiterschichten und somit komplexere Zelltypen (z. B. Tandemzellen) zu.


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text: Die organische Photovoltaik (OPV) hat das technologische Potenzial, als sogenannte „“ Einzug in die mobile Stromversorgung zu halten; dies auch aufgrund der kostengünstigen Massenfertigung auf Basis etablierter Druckverfahren. Damit könnte ein neuer Anwendungsbereich erschlossen werden bei gleichzeitig niedrigen Investitionskosten. Die Firma "Konarka Technologies GmbH" in Nürnberg hatte 2009 erste organische Kollektoren für Mobilgeräte auf den Markt gebracht.


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text: Fluoreszenz-Zellen sind Solarzellen, die zunächst in einer Platte durch Fluoreszenz Licht größerer Wellenlänge erzeugen (Stokes-Verschiebung), um dieses durch an den Plattenkanten sitzende Zellen zu wandeln. Ein großer Teil des in der Platte erzeugten längerwelligen Lichts gelangt aufgrund von Totalreflexion ausschließlich zu den Kanten der Platte. Der Anteil des Fluoreszenzlichts, der in einem flacheren Winkel zu den Oberflächen als dem Totalreflexions-Winkel emittiert wird, kann die Platte nur an den Rändern verlassen, die so als Lichtleiter wirkt. Bei einem maximalen Brechungswinkel von 42° für Plexiglas und Luft bleibt rund 74 % des Fluoreszenzlichts in der Platte.


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text: Solarzellen nach diesem Prinzip zählen ebenfalls zu den Konzentrator-Solarzellen. Der Vorteil ist, dass sie nicht nachgeführt werden müssen wie jene mit geometrischer Optik und, dass kürzere Wellenlängen besser ausgenutzt werden können. Es werden Konzentrations-Faktoren bis über 30 erreicht. Solche Solarzellen werden auch für die Stromversorgung bei schlechten Lichtverhältnissen in Räumen eingesetzt und haben insbesondere auch dort zwei Effekte: