Photovoltaik kann Sonnenlicht direkt in Strom umwandeln. Das ist das grundlegende Konzept – aber wie funktioniert diese Technologie genau?
Zunächst einmal bestehen die Solarmodule, die Sie auf Dächern oder Freiflächen sehen, aus vielen kleinen Solarzellen. Diese Zellen fangen das Sonnenlicht ein und sind so ausgerichtet, dass sie möglichst viel Licht aufnehmen können.
Der wirklich interessante Teil beginnt, wenn dieses Licht in Strom umgewandelt wird. Das geschieht in den Solarzellen durch sogenannte Halbleiter, die meist aus Silizium bestehen. Silizium ist in der Lage, Lichtenergie in elektrische Energie umzuwandeln.
Der Prozess funktioniert wie folgt:
- Jede Solarzelle hat zwei spezielle Schichten aus Halbleitermaterial. Eine dieser Schichten hat einen Überschuss an Protonen, den positiv geladenen Teilchen, während die andere Schicht einen Überschuss an Elektronen hat, also den negativ geladenen Teilchen.
- Wenn Sonnenlicht auf die Solarzellen trifft, bringt es Energie in Form von Photonen mit. Diese winzigen Energieteilchen treffen auf die Halbleiterschichten und geben ihre Energie an die Ladungsträger – also die Protonen und Elektronen – in den Schichten ab.
- Durch diese Energiezufuhr werden die Protonen und Elektronen in Bewegung versetzt. Die positiven Protonen wandern zur Schicht mit dem Elektronenüberschuss, und die negativen Elektronen bewegen sich zur Schicht mit dem Protonenüberschuss. Diese Bewegung erzeugt eine elektrische Spannung zwischen den beiden Schichten.
- An den entgegengesetzten Seiten der Halbleiterschichten werden die Ladungsträger dann aufgenommen und abgeleitet. Dieser erzeugte Strom kann über Leitungen abtransportiert werden und steht entweder direkt für den Eigenverbrauch zur Verfügung oder wird ins öffentliche Stromnetz eingespeist, wo er von anderen Verbrauchern genutzt werden kann.
Ein wichtiger Punkt hierbei ist, dass der erzeugte Strom zunächst noch Gleichstrom ist. Dieser wird in einen Stromspeicher geleitet, wo er bis zu seinem Bedarf zwischengespeichert wird. Das sorgt für eine kontinuierliche Stromversorgung, auch wenn gerade keine Sonne scheint.
Der Gleichstrom kann jedoch nicht direkt für den Haushaltsgebrauch verwendet werden, da Haushaltsgeräte und das öffentliche Netz Wechselstrom benötigen. Hier kommt der Wechselrichter ins Spiel: Er wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um, der dann für alle gängigen Geräte im Haushalt genutzt werden kann.
Ein Zweirichtungszähler erfasst genau, wie viel Strom im eigenen Haushalt verwendet und wie viel überschüssiger Strom ins öffentliche Netz eingespeist wird. So behalten Sie stets den Überblick über Ihre Energieproduktion und -nutzung.
