Funktionsweise
Die Photovoltaik nutzt das einfallende Licht der Sonne, um diese Lichtenergie in elektrische Energie umzuwandeln. In den dazu benötigten Solarzellen werden Halbleiter verwendet, die durch eine beabsichtige Unreinheit positive Ladungsträger (Elektroden) freisetzen, sobald Sonnenlicht auf die Solarzelle trifft. Für die Herstellung der Halbleiter wird in über 95% Silizium verwendet, welches nach dem Sauerstoff das zweithäufigste Element und ein klassisches Halbmetall ist.
Das Silizium wird bei der Herstellung in extrem dünne Scheiben geschnitten. Die Dicke der Scheiben beträgt nur wenige zehntel Millimeter. Durch gezieltes Verunreinigen (Dotieren) mit Phosphor und Bor erzielt man in einer dünnen Oberflächenschicht einen Überschuss an Elektronen (n-Silizium), im Rest des Materials hingegen einen Mangel an Elektronen (p-Silizium). Im Übergangsbereich entsteht nun ein inneres elektrisches Feld (Raumladungszone, RL-Zone).
Die einzelnen Solarzellen werden mit elektrischen Anschlüssen versehen und in Glas oder Kunststoff eingebettet. Die erzeugte Spannung einer einzelnen Zelle ist für die meisten Anwendungsfälle zu niedrig. Daher schaltet man mehrere Zellen zu so genannten Modulen zusammen und montiert sie an geeigneten Stellen, z.B. auf Dächern oder auf baumfreie Freiflächen außerhalb von Städten.
Zur besseren Energiegewinnung besteht ein Photovoltaik-Modul aus mehreren Solarzellen, die mittels eines Generator-Anschlusskastens zur einem Solar-Generator verbunden werden. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten. Als Serienschaltung für eine höhere Spannung oder als Parallelschaltung für eine höhere Stromleistung.
Diese umgewandelte Energie wird nun in einem Wechselrichter von Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt und ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Diese Lieferung in das öffentliche Stromnetz wird über eine gesetzlich geregelte Einspeisevergütung entlohnt. Somit dient das öffentliche Stromnetz als „Speicher“, während Sie ihren Strom wie gewohnt von ihrem Stromanbieter beziehen.
Im Fall von Inselsystemen erfolgt keine Einspeisung. Die nicht gebrauchte Energie wird vor Ort mit Hilfe von Akkumulatoren gespeichert. Dieses System wird bevorzugt für den mobilen Einsatz eingesetzt – wie z.B. beim Camping oder in einem Gartenhaus.
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