PV-Anlage: Aufbau und Funktionsweise

Eine Photovoltaik-Anlage besteht aus mehreren Elementen. Im Zentrum steht das Solarmodul, auch Solarpanel genannt, das wiederum aus vielen Solarzellen besteht. Für die Umsetzung des Gleichstroms in Wechselstrom wird ein sogenannter Wechselrichter benötigt. Doch jetzt einfach mal alles schön der Reihe nach.

Aufbau einer Solarzelle

Eine klassische Silizium-Solarzelle besteht aus mindestens drei Schichten: im oberen Teil aus einer negativ-dotierten Silizium-Schicht (mit freibeweglichen Elektronen, also Elektronenüberschuss), im unteren Teil aus einer positiv-dotierten Silizium-Schicht (mit freibeweglichen sogenannten „Löchern“, die die Elektronen aufnehmen können, also Elektronenmangel). Dabei ist die positiv-dotierte Schicht (ca. 0.6mmm) sehr viel dicker als die negativ-dotierte Schicht (ca. 0.001mm). im Übergang zwischen diesen beiden Schichten liegt als Grenzschicht die sogenannte „Raumladungszone“. Umfasst wird das ganze oben von einer negativen Elektrode (also dem Minus-Pol) und unten von einer positiven Elektrode (also dem positiven Pol), wobei ein Stromkreis gebildet wird.

Funktionsweise einer Solarzelle

Trifft jetzt also das Sonnenlicht auf die recht dünne n-dotierte Silizium-Schicht, durchdringt es diese und wird in der Übergangsschicht absorbiert. Dabei werden im negativ-dotierten Silizium Elektronen angeregt und wandern zum positiv-dotierten Silizium. Findet dann der photovoltaische Effekt in der Raumladungszone statt, kommt es zu einer Ablösung von Elektronen. Durch diese ständige Bewegung der Elektronen im Stromkreis entsteht eine Spannung und (Gleich-)Strom fliesst.

Der Aufabu einer Solarzelle, Quelle: https://www.solaranlage-ratgeber.de/photovoltaik/photovoltaik-technik/photovoltaik-solarmodule (Stand: 31.5.2022)

Die Photovoltaik-Anlage

Solarmodule setzen sich aus vielen kleinen Solarzellen zusammen, die auf der unteren Seite durch eine Rückseitenbeschichtung und auf der oberen Fläche durch eine Glasscheibe geschützt sind. Alle Solarmodule werden in Reihe geschaltet und zusammen ergeben sie die Photovoltaik-Anlage. Da jedoch in einem Haushalt Wechselstrom benötigt wird, muss der Gleichstrom erst einmal mit Hilfe eines Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt werden. Erst dann kann ein Verbraucher den Solarstrom nutzen.

Je nach Konfiguration der Photovoltaik-Anlage kann der Solarstrom vom Besitzer der Anlage selbst verbraucht oder gespeichert werden oder in das öffentliche Netz eingespeist werden. So geht keine Energie verloren.

Der gesamte Aufbau einer PV-Anlage, Quelle: https://www.suntastic.solar/aufbau-photovoltaik-anlage/ (Stand:31.05.2022)

 

Weiterführende Informationen

> suntastic.solar: So funktioniert der Aufbau einer Photovoltaik-Anlage

> Swissolar: Photovoltaik

> Solarspar: Wie funktioniert Photovoltaik?

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