Immer mehr Energie in Deutschland wird durch erneuerbare Energien gewonnen. Durch gezielte staatliche Förderung nimmt die Zahl von Photovoltaikanlagen stetig zu und ist zu einer beliebten Geldanlage bei privaten Hausbesitzern geworden. Doch wie funktioniert eigentlich eine Photovoltaikanlage und aus welche Komponenten besteht sie? Diese Fragen sowie weitere zur Funktionsweise von Solarzellen beantwortet folgender Artikel in aller Kürze.

Funktionsweise der Solarstromerzeugung

Das Grundprinzip der Erzeugung elektrischer Energie aus Sonnenlicht ist auf den photoelektrischen Effekt zurückzuführen. Trifft Sonnenenergie auf ein unterschiedlich dotiertes Halbleitermaterial, bildet sich an der Grenzfläche ein elektrisches Feld und Elektronen beginnen zu fließen. Der dadurch erzeugte Strom kann über Metallkontakte am Halbleitermaterial abgeführt werden. Kombiniert man viele solcher einzelner Zellen zu einem großen Modul und vereinigt diese per Parallel- und Reihenschaltung zu einem Strang, kann bei Sonneneinstrahlung eine erhebliche Energiemenge erzeugt werden. Heute gängige Solarzellen wandeln ca. 15 - 20 Prozent der auftreffenden Sonnenenergie in elektrische Energie um. Die durch die Module gewonnene Energie wird anschließend in der Regel durch einen so genannten Wechselrichter auf die übliche Netzspannung transformiert und in das Stromnetz eingespeist.

Verschiedene Zelltypen

Bei Solarzellen gibt es je nach Herstellungsart unterschiedliche Zelltypen. Die heutzutage gängigsten Zelltypen sind dabei monokristalline, polykristalline und amorphe (auch Dünnschicht genannt) Zellen. Allerdings spielen die amorphen Zellen eher eine untergeordnete Rolle, sollen aber zukünftig einen wichtigen Part einnehmen.
Wie es der Name schon sagt werden polykristalline Solarzellen aus mehreren Siliziumkristallen gefertigt und monokristalline Zellen aus nur einem Kristall. Monokristalline Zellen haben einen Wirkungsgrad von 14 bis 18 Prozent, sind aber sehr energieaufwendig in der Herstellung. Polykristalline Zellen sind etwas einfacher herzustellen, haben aber nur einen Wirkungsgrad von ca. 12 bis 16 Prozent.
Nach Expertenmeinung gehört allerdings den amorphen Solarzellen die Zukunft. Diese sind sehr dünn, benötigen wenig Halbleitermaterial und sind dadurch sehr günstig in der Herstellung. Durch die sehr dünne Halbleiterschicht können sie auf fast beliebiges Material aufgebracht werden, so dass auch Zellen auf Fensterglas oder flexiblem Material möglich werden. Man verspricht sich dadurch weitere massive Kostensenkungen bei der Herstellung von Solarmodulen und neue Anwendungsformen.

Von der Solarzelle zum Solarmodul

Viele einzelne Solarzellen werden miteinander elektrisch verbunden und zu einem Solarmodul kombiniert. Dieses ist an der Frontseite durch eine bruchsichere Glasscheibe und auf der Rückseite durch wetterfesten Kunststoff abgeschlossen. Der Rand wird durch einen Metallrahmen gebildet, der für die späterer einfache Dachmontage sorgt. Auf der Rückseite wird zudem das elektrische Kabel herausgeführt, das mit den weiteren Anschlüssen anderer Solarmodule verbunden wird und so die Solareinheit der Photovoltaikanlage bildet.