Wie funktioniert Photovoltaik

Das Friese & Röver - Glossar

Photovoltaik beschreibt die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Herzstück sind Solarzellen, meist aus Silizium. In jeder Zelle werden zwei unterschiedlich dotierte Halbleiterschichten (p- und n-Schicht) miteinander kombiniert. An ihrer Grenzfläche entsteht ein elektrisches Feld, der sogenannte pn-Übergang. Trifft Sonnenlicht auf die Zelle, treffen Photonen auf das Siliziummaterial, regen Elektronen an und lösen sie aus ihren Bindungen. Dadurch entstehen frei bewegliche Elektronen und sogenannte „Löcher“.

Das eingebaute elektrische Feld sorgt dafür, dass Elektronen und Löcher getrennt werden: Die Elektronen wandern bevorzugt in die n-Schicht, die Löcher in die p-Schicht. Zwischen der Vorder- und Rückseite der Zelle entsteht so eine elektrische Spannung. Werden die Kontakte über einen Leiter verbunden, fließt ein Gleichstrom. Eine einzelne Solarzelle liefert nur wenige Watt, deshalb werden viele Zellen zu Solarmodulen verschaltet, Module wiederum zu Strings und schließlich zur gesamten Photovoltaikanlage zusammengefügt.

Der erzeugte Gleichstrom (DC) wird über Kabel zum Wechselrichter geführt. Der Wechselrichter wandelt ihn in netzkonformen Wechselstrom (AC) um, der im Haushalt genutzt oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Ergänzend können Batteriespeicher eingebunden werden, die überschüssigen Solarstrom zwischenspeichern, damit er zeitversetzt – zum Beispiel abends – genutzt werden kann. Intelligentes Energiemanagement sorgt dafür, dass möglichst viel Solarstrom im eigenen Haus verbraucht wird, bevor Strom aus dem Netz bezogen wird.

Kerngedanke: Photonen aus dem Sonnenlicht versetzen Elektronen in Bewegung; der pn-Übergang trennt Ladungen, und über den äußeren Stromkreis entsteht nutzbarer Strom.

Tipp (Friese & Röver Photovoltaik): Lass dir bei Beratung und Planung immer den Aufbau der Solarzelle und den Energiefluss vom Modul bis zur Steckdose in einer einfachen Skizze erklären. Wer den physikalischen Ablauf grob versteht, kann Angebote besser einschätzen, insbesondere bei Themen wie Wirkungsgrad, Verschattung und Bedarf an Speichern.