Permalink

2

Licht zu Strom – Wie funktioniert es?

Licht_zu_StromNeben Windrädern kannst du in Deutschland fast überall Photovoltaikanlagen entdecken. Aber funktioniert die Solartechnik auch wirklich? Und wenn ja wie? Wie kann es sein, dass durch die Sonne Strom erzeugt wird und verbraucht werden kann? Wie wird Licht zu Strom? Als ich mit dem Studium anfing war es ein Sprung ins kalte Wasser. Die Vorgänge in der Solarzelle zu verstehen war nicht einfach. Jeder Professor meinte es anders erklären zu müssen. Und in den Fachbüchern stand es noch mal erklärt. Ja es hat ein Studium gedauert, um da ein bisschen dahinter zusteigen. Keine Angst, du brauchst dich keine drei Jahre damit beschäftigen, so wie ich, damit du verstehst, was in der Solarzelle so abgeht. In diesem Artikel möchte ich versuchen, das Thema unkompliziert zu vermitteln.

Das Material

Fast jede Solarzelle besteht aus Silizium. Dieses Material ist ein Halbleiter. Das bedeutet sie leiten nicht immer, sondern nur unter bestimmten Bedingungen. Halbleiter sind temperaturabhängig. Sie wirken z. B. als Isolatoren wenn die Temperatur dem absoluten Nullpunkt (-273°C) nahe kommt. Die Atome des Siliziums bilden ein Gitter mit vier Elektronen. Um die kleinen Teilchen in Bewegung zu versetzen, und damit den Strom zum Fließen zu bringen, müssen sie „angeregt“ werden. Die Sonne geht also langsam auf und sendet ihre Strahlen auf die Erde. Wenn diese Lichtteilchen (Photonen) auf die Elektronen treffen werden sie aus ihrer Position „gekickt“. Die energiegeladenen (negativ) Teilchen kommen richtig in Bewegung und wollen an einen freien Platz (positiv geladene Löcher), davon gibt es ziemlich viele auf der Rückseite der Solarzelle. Die Löcher kannst du dir als freien Stuhl vorstellen, auf dem gerade kein Elektron sitzt. Innerhalb der Solarzelle kommen die Teilchen nicht ohne weiteres auf „die andere Seite“. Es liegt eine Barriere zwischen ihnen. Die Barriere nennt man auch Raumladungszone. Die Solarzelle ist im Grunde eine Diode.

Es wird Licht zu Strom

Durch die Dotierung besitzt sie einen pn-Übergang (Grenzbereich zwischen den Dotierungen). Bewegliche und unbewegliche Teilchen wandern zu ihren entsprechenden Ladungen und sorgen für eine „Lücke“ (Verarmungszone von Atomen) in der „Mitte“ des pn-Übergangs. Die Ladungen sind getrennt. Die Teilchen müssen also einen längeren Weg auf sich nehmen und wandern über die Stromleitungen zum Rückkontakt der Solarzelle. Solarmodule erzeugten Gleichstrom.

Schema einer Solarzelle Quelle: volker-quaschning.com

Schema einer Solarzelle Quelle: volker-quaschning.com

Gleichstrom und Wechselstrom

In deinem Haushalt und zur Einspeisung im öffentlichen Netz benötigst du aber Wechselstrom, da die meisten Geräte nur so funktionieren. Um den Strom also „umzuwandeln“ brauchst du einen Wechselrichter. Hier gibt es verschiedene Arten von Geräten, die gängigste ist der String-Wechselrichter. Hier werden die Module, je nach Anlagengröße in Strängen in Reihe geschalten und an den Wechselrichter angeschlossen, dieser überwacht die Solarmodule und das Netz um möglichst optimal den Strom zu „wandeln“.

Was musst du als Sonnenkraftwerk-Besitzer tun? Nichts, denn jedes Teil weiß was es zu tun hat. Die Sonne geht auf, die Elektronen wuseln und der Wechselrichter brummt. Damit aus deiner Steckdose grüner Strom „fließt“. Es wird Licht zu Strom.

Wie verstehst du die Photovoltaik? Wie würdest du das Funktionsprinzip sehen? Schreib es in den Kommentaren. Hab ich vielleicht einen wichtigen Punkt vergessen?

Wenn dir der Inhalt gefällt, dann teile ihn doch mit deinen Freunden.

Ich stehe mit meinem Blog noch ganz am Anfang und muss noch viel lernen. Deshalb freue ich mich über jedes Feedback. Jeder Kommentar und jede E-Mail wird von mir beantwortet. Fragen, Anregungen, Verbesserungen oder ein nettes Lob, sind bei mir immer sehr willkommen.

PS: Aktives Folgen erwünscht. Hast du schon bei Facebook, Google+ und Twitter vorbeigeschaut?

Autor: Lydia

Leidenschaftliche Solartechnikerin, die helfen möchte Photovoltaik einfach zu verstehen. Denn energiewenden ist auch auf dem eigenen Hausdach möglich.

2 Kommentare

Schreibe einen Kommentar

Pflichtfelder sind mit * markiert.