Funktionsweise einer Photovoltaik-Anlage

Allgemeines

Die weltweit eingestrahlte Sonnenenergie beträgt ca. 1.540.000.000.000.000.000 kWh/Jahr (1.540 Peta kWh/Jahr). Das ist das 15.000-fache des Stromverbrauchs. Wir gratulieren Ihnen, dass Sie sich dafür entschlossen haben, den größten Energiepool der Welt aktiv zu nutzen. Übrigens, Photovoltaik wurde erstmals von dem Physiker Alexandre-Edmond Becquerel 1839 entdeckt. Der etwas fremd klingende Name Photovoltaik kommt von der treibenden Kraft hinter dieser Technologie, dem Lichtstrahl. Der Lichtstrahl besteht aus unvorstellbar kleinen Teilchen, den Photonen.

Auf dem Dach entsteht der Strom

Gehen wir der Einfachheit halber zur Erklärung von einer reinen Silizium - Solarzelle aus. Wenn wir uns an unseren Physik-Unterricht zurückerinnern, besitzt Silizium in seiner äußeren Elektronenhülle vier Elektronen um seinen Atomkern, die sogenannten Valenzelektronen. Die Photonen, also das Sonnenlicht, dringen in die Solarzellen ein und reichern die Valenzelektronen mit Energie an. Das Elektron löst sich schließlich vom Silizium-Atom und hinterläßt ein positiv geladenes Atom. Damit die freien Elektronen in eine Richtung fließen und somit ein Strom entstehen kann, muß die Vorder- und die Rückseite der Zelle unterschiedlich gepolt werden. Die Silizium-Atome an der Vorderseite werden mit einer geringfügigen Menge an Phosphor-Atomen, welche ein zusätzliches Valenzelektron besitzen, versetzt (dotiert). An der Zellen-Rückseite hingegen werden zusätzlich zu den Silizium-Atomen Bor-Atome, mit nur drei Valenzelektronen, aufgetragen. Das so entstehende Ungleichgewicht zwischen Plus- und Minuspol lässt die Elektronen fließen - es entsteht Strom. Viele dieser Solarzellen zusammengeschlossen und hinter Glas gepackt ergeben nun eines Ihrer Solar-Module.

Unter dem Dach wird Strom gewandelt

Der in den Solar-Modulen erzeugte Gleichstrom kann im Haushalt nur eingesetzt werden und in das öffentliche Netz eingespeist werden, wenn er zuerst in Wechselstrom umgewandelt wird. Dies ist die Kernaufgabe des Wechselrichters. Er stellt das hochkomplexe Bindeglied zwischen den Solar-Modulen und dem öffentlichen Stromnetz dar. Als solches kommt ihm eine Reihe von anspruchsvollen Aufgaben zu.