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Als Grundlage für die Berechnung der Wirtschaftlichkeit der von Ihnen gewählten Konfiguration wurden folgende Basiswerte verwendet:

  • Angenommener Stromtarif ct/kWh
  • Art der Nutzung
  • Potential der Dachneigung
  • Wirkungsweise

 

Unsere Berechnungen erfolgen unter der Annahme, dass eine Solaranlage mit geeignetem Speicher verbaut wird und keine Großverbraucher im Haushalt betrieben werden. Für eine genaue Ermittlung einer geeigneten PV-Anlage ist zwingend ein Vor-Ort-Termin notwendig, den Sie gerne mit unserem Vertriebsmitarbeitern vereinbaren können.

Die hier ermittelten Werte sind idealisiert und können von den realen Bedingungen abweichen.

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Solarzellen sind ein wichtiger Teil der Energiewende und gewinnen damit in Deutschland zunehmend an Bedeutung. Laut dem Statistischen Bundesamt erreichte die Stromerzeugung durch Photovoltaik-Anlagen im Jahr 2023 einen neuen Rekordwert: Mit rund 53,6 Millionen eingespeisten Megawattstunden machte Solarstrom ganze 11,9 % der gesamten Netzeinspeisung aus.

Wir erklären Ihnen, wie Solarzellen funktionieren und wie effizient sie wirklich sind.

Solarzellen: Das Wichtigste in Kürze

  • Solarzellen erzeugen Strom, indem sie Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln.
  • Den höchsten Wirkungsgrad haben monokristalline Solarmodule mit bis zu 20 %.
  • Den niedrigsten Wirkungsgrad haben Dünnschichtmodule mit etwa 10 %, dafür sind sie sehr kostengünstig
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Was sind Solarzellen?

Solarzellen wandeln Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um. Dieser Prozess basiert auf dem photoelektrischen Effekt, den Alexandre Edmond Becquerel 1839 entdeckte. Mehrere Solarzellen verbinden sich schließlich zu Solarmodulen, die Photovoltaik mit Energie versorgen. 

Aufbau einer Solarzelle
Eine Solarzelle ist so aufgebaut, dass sie ein elektrisches Feld und damit Strom erzeugen kann.

  • Zwei Hauptschichten: Das Herzstück einer Solarzelle bilden zwei Schichten, die in den meisten Fällen aus Silizium bestehen.
  • Unterschiedliche Dotierung: Diese beiden Siliziumschichten sind aber nicht identisch. Sie werden durch einen Prozess namens Dotierung verändert. Dabei werden winzige Mengen anderer Elemente zum Silizium hinzugefügt. Das verändert die elektrischen Eigenschaften des Siliziums. Eine Schicht wird positiv (p-dotiert), die andere negativ (n-dotiert) dotiert.
  • Grenzschicht: Zwischen den beiden unterschiedlich dotierten Schichten entsteht eine Grenzschicht. Diese Grenzschicht wird auch “p-n-Übergang” genannt.
  • Ladungsausgleich: An dieser Grenzschicht findet ein Ladungsausgleich statt. Durch die unterschiedliche Dotierung der beiden Schichten entsteht ein elektrisches Feld, das die spätere Stromerzeugung möglich macht.

Zusätzlich dazu hat eine Solarzelle noch weitere Elemente:

  • Eine Antireflexionsschicht auf der Oberseite, die möglichst viel Licht einfangen soll.
  • Metallkontakte auf der Vorder- und Rückseite, die den erzeugten Strom ableiten
  • Eine Schutzschicht, die die empfindliche Zelle vor Umwelteinflüssen schützt.

Wie funktioniert eine Solarzelle?

Solarzellen wandeln Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um. Dieser Prozess läuft in den folgenden 5 Schritten ab:

  1. Wenn Sonnenlicht auf die Solarzelle trifft, dringen die Lichtteilchen (Photonen) in das Silizium ein.
  2. Die Energie des Lichts löst Elektronen aus den Silizium-Atomen. Diese freigesetzten Elektronen können sich nun bewegen.
  3. An der Grenzschicht zwischen den beiden unterschiedlich dotierten Siliziumschichten entsteht ein elektrisches Feld. Dieses Feld zieht die negativ geladenen Elektronen in eine Richtung und die positiv geladenen "Löcher" (Stellen, an denen Elektronen fehlen) in die andere.
  4. Durch diese Trennung der Ladungen entsteht eine elektrische Spannung zwischen der Vorder- und der Rückseite der Solarzelle. Wenn man die Zelle nun an einen Stromkreis anschließt, fließen die Elektronen durch diesen Kreis und erzeugen elektrischen Strom.
  5. Metallkontakte auf der Vorder- und Rückseite der Zelle leiten den erzeugten Strom ab. Damit kann er für verschiedene Zwecke genutzt werden.

Dieser Prozess geht immer so weiter, solange Licht auf die Solarzelle trifft. Je mehr Licht einfällt, desto mehr Strom wird erzeugt. Allerdings wandelt die Solarzelle nicht das gesamte Licht in Strom um. Ein Teil geht als Wärme verloren oder reflektiert von der Oberfläche. Der Anteil des Lichts, den die Zelle tatsächlich in Strom umwandelt, bestimmt ihren Wirkungsgrad.

Der Wirkungsgrad von Solarzellen

Der Wirkungsgrad beschreibt, wie viel der eintreffenden Sonnenenergie die Solarzelle tatsächlich in nutzbaren Solarstrom umwandelt. Er wird in Prozent angegeben. Ein Wirkungsgrad von 100 % würde bedeuten, dass die Solarzelle die gesamte Sonnenenergie in Strom umwandelt.

Bei Photovoltaik-Anlagen auf dem Dach liegt der durchschnittliche Wirkungsgrad bei etwa 20 %. Auf den ersten Blick mag das wenig erscheinen, aber es ist eine beachtliche Leistung.

Bedenken Sie: Die Sonne liefert ihre Energie kostenlos und in riesigen Mengen. Selbst wenn wir nur einen Teil davon nutzen können, ist das ein großer Gewinn für unsere Energieversorgung und die Umwelt.

Schon gewusst?

Laut dem Fraunhofer ISE wurden im Jahr 2022 durch die Nutzung von PV in Deutschland rund 41,7 Mio. Tonnen Treibhausgasemissionen vermieden.

Welche Photovoltaik-Zelltypen gibt es?

Es gibt verschiedene Arten von Solarzellen. Am häufigsten findet man monokristalline Solarmodule auf Hausdächern.

Art der Solarmodule

Vorteile

Nachteile

Dünnschicht-Module

  • Preisgünstig in der Herstellung

  • Flexibel und biegsam, dadurch vielseitig einsetzbar

  • Gute Leistung auch bei schwachem Licht

  • Niedriger Wirkungsgrad von etwa 10 %

Monokristalline Module

  • Hoher Wirkungsgrad von bis zu 20 %

  • Langlebig und zuverlässig

  • Platzsparend durch hohe Effizienz

  • Höhere Anschaffungskosten

Polykristalline Module

  • Günstiger als monokristalline Module

  • Gutes Preis-Leistungs-Verhältnis

  • Geringerer Wirkungsgrad im Vergleich zu monokristallinen Modulen

Solarzellen: Fazit

Die Sonne ist eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle, und mit Solarzellen können wir diese Energie nutzen. Mit jedem Jahr werden Solarzellen effizienter, kostengünstiger und vielseitiger einsetzbar. Das macht Photovoltaik für Unternehmen, aber auch Solaranlagen für zu Hause zu einer lohnenden Investition.

Entdecken Sie jetzt, wie Solarzellen auch Ihr Leben nachhaltig verändern können. Kontaktieren Sie uns noch heute und machen Sie den ersten Schritt zu Ihrer eigenen Solaranlage.

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