Wie funktionieren Solarzellen?

Solartechnologien wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um, entweder durch Photovoltaik (PV)-Paneele oder durch Spiegel, die die Sonnenstrahlung bündeln. Solare Photovoltaik – Solare Leistung – Grundlagen der Sonnenstrahlung Die Menge an Sonnenlicht, die in anderthalb Stunden auf die Erdoberfläche trifft, reicht aus, um den gesamten Weltenergieverbrauch für ein ganzes Jahr zu decken. Solartechnologien wandeln das Sonnenlicht in elektrische Energie um, entweder durch photovoltaische (PV) Paneele oder durch Spiegel, die die Sonnenstrahlung konzentrieren. Diese Energie kann zur Stromerzeugung genutzt oder in Batterien oder Wärmespeichern gespeichert werden. Wenn das Solarmodul elektrischen Strom erzeugt, fließt die Energie durch eine Reihe von Drähten zu einem Wechselrichter (siehe Schritt 3 oben).

Während Solarmodule Gleichstrom erzeugen, benötigen die meisten Stromverbraucher Wechselstrom, um ihre Gebäude zu betreiben. Die Aufgabe des Wechselrichters besteht darin, den Strom von Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, um ihn für den täglichen Gebrauch zugänglich zu machen. PV-Solarmodule erzeugen Gleichstrom (DC). Bei Gleichstrom fließen die Elektronen in einer Richtung durch einen Stromkreis.

Dieses Beispiel zeigt eine Batterie, die eine Glühbirne mit Strom versorgt. Die Elektronen bewegen sich von der negativen Seite der Batterie durch die Lampe und kehren zur positiven Seite der Batterie zurück. Fotovoltaikzellen sind zwischen Schichten aus halbleitenden Materialien wie Silizium eingebettet. Jede Schicht hat unterschiedliche elektronische Eigenschaften, die beim Auftreffen von Photonen des Sonnenlichts aktiviert werden und ein elektrisches Feld erzeugen.

Dies ist der so genannte photoelektrische Effekt, der den für die Stromerzeugung erforderlichen Strom erzeugt. Der CO2-Fußabdruck von Solarmodulen ist bereits recht klein, da sie 25 Jahre und länger ohne Effizienzverluste halten. Solarmodule produzieren im Sommer mehr Strom, was den Anschein erwecken kann, dass sie wärmeres Wetter benötigen, um zu funktionieren. Die Module absorbieren das Sonnenlicht und wandeln es in Strom um. Hausbesitzer, die sich für eine Solarbatterie entscheiden, können die Energie für bewölkte Tage oder die Nacht speichern.

Solarfarmen, auch bekannt als Solarparks oder Solarfelder, sind große Flächen mit miteinander verbundenen Solarmodulen, die über viele Hektar verteilt sind, um große Mengen an Sonnenenergie gleichzeitig zu ernten. Die Paneele in einem Solarthermiesystem werden als „Kollektoren“ bezeichnet und normalerweise auf einem Dach installiert. Doch je nach Bewölkung und Qualität der Solarmodule sinkt der Wirkungsgrad der Stromerzeugung durch Solarmodule im Vergleich zu einem sonnigen Tag um 10 bis 25 Prozent oder mehr. Solarmodule bestehen aus vielen kleineren Einheiten, den so genannten photovoltaischen Zellen, die das Sonnenlicht in Strom umwandeln.

Für den Hausgebrauch werden auch thermische Solarkollektoren auf einem der Sonne zugewandten Dach installiert, die das in einem Warmwasserspeicher gespeicherte Wasser erhitzen und so für Warmwasser und Heizung sorgen. In modernen Solarsystemen können diese Wechselrichter als ein Wechselrichter für das gesamte System oder als einzelne, hinter den Modulen angebrachte Mikro-Wechselrichter konfiguriert werden. Wenn Sie sich ganz auf die Solarenergie verlassen wollen, müssen Sie Ihre Solarmodule mit einer Solarbatterie ergänzen. Wenn Photonen, also Lichtteilchen, auf die dünne Siliziumschicht auf der Oberseite eines Solarmoduls treffen, schlagen sie Elektronen aus den Siliziumatomen heraus.

Die Erzeugung eines elektrischen Stroms ist der erste Schritt zur Funktion eines Solarmoduls, aber damit ist der Prozess noch nicht abgeschlossen. Dieser Elektronenfluss ist Elektrizität, und Solarmodule sind so konzipiert, dass sie diesen Fluss einfangen und in nutzbaren elektrischen Strom umwandeln. Der Schlüssel dazu ist, dass Ihre Solarmodule mit maximaler Effizienz arbeiten, indem Sie den richtigen Modultyp, den richtigen Installateur und den besten Winkel für Ihr Haus und Ihre Bedürfnisse wählen.

Literatur:

• How does solar power work? | National Grid Group
• Intro to Solar Energy & How Solar Panels Work | EnergySage