Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?

Das System im Überblick

Prinzipiell sind die Solarpanele auf dem Dach eines Hauses nur die Spitze des Eisbergs. Es braucht neben diesen Modulen auch noch eine Verkabelung, den Generatoranschlusskasten, ggf. einen Energiespeicher, einen Laderegler und einen Wechselrichter, sowie einen Stromzähler und ein entsprechendes Einspeisemanagement.

Die Module

Gerade bei den Modulen gibt es besondere Unterschiede. Diese fallen zwar nur bedingt auf, haben jedoch teilweise signifikante Konsequenzen. Es gibt Dünnschichtmodule, mono- und polykristalline Module.

Grundlegende Funktion eines Solarmodules

Letztendlich ist die Funktion einer Solarzelle die einer Halbleiterdiode. Genauer: Einer Photodiode. "Photo" bedeutet, dass die Strahlungsenergie (hier Licht) in Strom umgewandelt wird. Schaut man sich den Aufbau einer Zelle genauer an, so wird einiges vielleicht etwas klarer: Es gibt eine p- und n-dotierte Siliziumschicht. Der Unterschied liegt darin, dass beim p- Silizium ein Gitterplatz im Kristall mit einem Element niedrigerer Elektronenzahl in der Valenzschale bestückt ist. Andersherum beim n- dotierten Silizium. Durch das Auftreffen der Strahlung werden Elektronen von der n- in die p- Schicht getragen. Es entsteht ein Potentialunterschied, eine Spannung sozusagen. Diese kann nun genutzt werden: Schließt man den Stromkreis zwischen n- und p- Schicht, so fließt Strom.

Poly- und monokristalline Solarzellen

Eines ist bei beiden Solarzellen gleich: Silizium wird geschmolzen und wird dann per Zugvorrichtung ähnlich den Kerzenziehen ein Kristallwachstum hervorgerufen. Hier beginnt der Unterschied: Bei polykristallinen Solarzellen wird nicht auf eine bestimmte Vorzugsrichtung der Kristallentwicklung geachtet. Es entstehen verschiedene Körner. Sichtbar sind diese dann, wenn die Siliziumkristalle in einzelne Wafer geschnitten werden. Nun sieht man deutlich die verschiedenen Korngrenzen. Das hat zur Folge, dass die Solarzelle nicht so effektiv arbeitet wie eine monokristalline Solarzelle. Diese ist, wie der Name schon sagt, ein sogenannter Einkristall, also sozusagen ein perfektes Gitter ohne Korngrenzen und fast ohne Versetzungen. Die Herstellung monokristalliner Solarzellen ist jedoch um einiges Energie- und Zeitaufwendiger. Deswegen sind sie meist doppelt so teuer wie die polykristallinen Module, dafür haben sie einen deutlich besseren Wirkungsgrad.

Dünnschichtmodule

Weiterhin gibt es die sogenannten Dünnschichtmodule. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass das Halbleitermaterial auf ein Trägermaterial (z.B. Glas) aufgedampft wird. Der Wirkungsgrad eines solchen Moduls ist zwar bei direkter Sonneneinstrahlung eher schlecht, sobald aber eher diffuse Sonneneinstrahlung vorliegt ist diese Solarzelle den anderen in Sachen Wirkungsgrad etwas voraus. Desweiteren ist sie um einiges günstiger zu Produzieren und nicht nur aus Silizium herstellbar.

Die meisten Solarzellen auf Deutschlands Dächern sind polykristalline Module und zwar schlicht und ergreifend aus dem Grund, als dass sie im Kosten/Nutzen Verhältnis nicht wirklich zu schlagen sind. Ist die Dachfläche klein, sieht man aber auch oft die monokristallinen Module, da diese eben auf kleinerer Fläche mehr Strom produzieren können. Welche der Modulart für einen selbst geeignet ist sollte vorher abgewägt werden. Es empfiehlt sich, hierbei einen Fachmann zu Rate zu ziehen.