Photovoltaik ist mittlerweile wohl fast jedem ein Begriff. Aber wie funktioniert eine Solarzelle und wie lässt sich auf diese Weise Strom erzeugen? Falls Sie sich diese und weitere Fragen rund um das Thema schon immer gestellt haben, können folgende Informationen Licht in die Dunkelheit bringen.

Die Anfänge der Photovoltaik-Anlagen

Das Wort Photovoltaik leitet sich aus zwei Teilen ab. Es setzt sich zusammen aus dem griechischen Wort für Licht (phos, im Genitiv: photos) und aus der physikalischen Einheit für elektrische Spannung “Volt”. Bereits im Jahre 1839 wurde der photoelektrische Effekt vom Physiker Alexandre Edmond Becquerel entdeckt. Unter diesem Effekt kann grundsätzlich die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mithilfe von Solarzellen verstanden werden. Hierbei werden positive und negative Ladungsträger in einem Festkörper durch Lichteinstrahlung freigesetzt.

Die Eigenschaften einer Solarzelle

An Solarzellen ist Spannung abgreifbar. Diese widerrum ist abhängig vom Halbleitermaterial. Ist dieses Material Silizium, beträgt die Spannung ungefähr 0,5 V. Die Stromstärke steigt grundsätzlich bei höherer Beleuchtungsstärke an, während die Klemmspannung nur sehr gering von der Lichteinstrahlung abhängt.

Die Leistung, die eine Solarzelle erbringt, ist ein Produkt aus Spannung und Strom und ist temperaturabhängig. Sind die Zelltemperaturen hoch, führt dies somit zu niedrigen Leistungen und zu einem darauf folgenden schlechten Wirkungsgrad. Wieviel der Lichtmenge in nutzbare, elektrische Energie umgewandelt wird, gibt der Wirkungsgrad an.

Wie funktioniert Photovoltaik?

Nun zur genaueren Funktionsweise von Photovoltaik. Wie bereits erwähnt, wird in einem Solarkraftwerk Sonnenlicht in elektrischen Strom umgewandelt. Ein solches Kraftwerk besteht aus Zellen in Modulen, entsprechenden Verkabelungen, sowie Wechselrichtern. Damit Photovoltaik funktionieren kann, wird zunächst Sonnenlicht benötigt. Dieses fällt auf eine Siliziumscheibe. Dadurch entsteht zwischen der Unterseite und der Oberseite elektrische Spannung. Mithilfe von Kontakten kann diese Spannung entsprechend genutzt werden. Die Zellen einer Photovoltaik-Anlage werden zum Schutz hinter eine harte Glasscheibe montiert und im Normalfall in Reihe oder parallel verschaltet und sind entweder durch eine zweite Glasscheibe abgedeckt oder in Kunststoff gegossen. Dieses fertige Ergebnis wird Modul oder Solargenerator genannt und wird häufig abschließend mit einem Aluminiumrahmen versehen. Wichtig ist nun, dass bei jedem Modul je ein Plus- und ein Minuskabel mit Stecker aus einer Anschlussdose nach außen geführt wird. Je nach Verschaltung und nach der Anzahl der Solarzellen in einem Modul ergibt sich dann eine bestimmte Stromstärke und Spannung. Diese beiden Komponenten ergeben multipliziert die Modulspitzenleistung, die in Watt peak (Wp) ausgedrückt wird. Logischerweise gilt: Je kleiner das Modul, desto kleiner die Leistung. Die Module werden parallel oder in Reihe geschaltet, damit sie einen Strang bilden und die Spannung somit erhöht wird. Nun kommt der Wechselrichter zum Einsatz. Dieser formt den Gleichstrom der Module in Wechselstrom um und führt ihn in das Stromnetz des Netzbetreibers ein. Die Informationen, die dafür benötigt werden, erhält er aus dem Stromnetz. Der Vorgang der Umwandlung kann allerdings nur funktionieren, wenn Netzstrom vorhanden ist. Selbstverständlich ist auch eine große Photovoltaik-Anlage mit mehreren Wechselrichtern und Strängen möglich.

Ob sich nun auch Ihr Dach für eine Photovoltaik-Anlage eignet, sollten Sie nach Möglichkeit von entsprechenden Fachleuten begutachten lassen.