Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage genau?

Eine Photovoltaikanlage besteht in den meisten Fällen aus den Komponenten:

• Solarmodule,
• einem Wechselrichter für den von den Modulen produzierten Strom,
• Strom-Zählern,
• der Verkabelung und
• einem Montagesystem als tragende Unterkonstruktion zur Befestigung der Solarmodule auf dem Dach.

Hinzu kommt heute immer mehr ein Stromspeicher, der die tagsüber produzierte Energie wie ein Akku speichert.  So kann die Eigenverbrauchsquote der PV-Anlage gesteigert werden – es werden Stromkosten vermieden.

Das Funktionsprinzip einer Photovoltaik Solaranlage ist einfach: Das Sonnenlicht fällt auf die einzelne Solarzelle und erzeugt darüber Gleichstrom. Die Solarzellen sind zu mehreren in den Solarmodulen verbaut und elektrisch miteinander verschaltet. Die Solarmodule werden ebenfalls gemeinsam verschaltet, so dass ein sogenannter Solargenerator geschaltet ist. Dieser erzeugt Gleichstrom, der dann mit dem Wechselrichter zu Wechselstrom (das ist der übliche Strom im Haus) umgewandelt. Dieser so umgewandelte Strom kann so selbst verbraucht werden oder ins Stromnetz eingespeist werden.

Eingesetzt werden unterschiedlichste Technologien der Zellenkonstruktion. Generell kann man in drei unterschiedliche Zelltechnologien unterscheiden, abhängig von der Kristallbauart. Es gibt sogenannte monokristalline, polykristalline und amorphe Zellkristallstrukturen. Hergestellt werden die Zellen zu fast 95 Prozent aus dem Quarzsand / Silizium (Si).

Monokristalline Zellen

Die monokristallinen Zellen werden aus hochreinem Material gefertigt. Sogenannte Einkristalle oder auch einkristalline Stäbe genannt werden in sehr dünne Scheiben gesägt. Monokristalline Zellen haben einen hohen Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad der erreicht zwischen 14 bis 16 Prozent.

Polykristalline Zellen

Diese sind in der Herstellung kostengünstiger als die monokristallinen Zellen. Es werden Blöcke aus flüssigem Silizium gegossen und nicht gezogen -wie bei mono. Wenn das flüssige Silizium erkaltet, also fest wird, bildet sich eine Art Eisblumenstruktur aus, dies ist dann einer Vielzahl von einzelnen Kristallen. Diese Struktur ist jeweils unterschiedlich groß. Der Wirkungsgrad einer polykristallinen Zell ist etwas geringer als bei den monokristallinen – ca. 13 bis 15 Prozent.

Amorphen Zellen/Dünnschichtzellen 

Bei Amorphen Zellen wird eine dünne Schicht mit photoaktiven Halbleitern auf eine Glasscheibe aufgebracht. Diese werden direkt verschaltet und mit einer weiteren Glasplatte dann hermetisch versiegelt. Die Schicht mit den photoaktiven Halbleitern ist sehr, sehr dünn (weniger als 1 µm).  Das bedeutet, dass die Materialkosten gegenüber den anderen Verfahren sehr gering sind. Die Dünnschichttechnologie ist so relativ kostengünstig, allerdings ist auch der Wirkungsgrad deutlich niedriger, er bei ca. 6 bis 8 Prozent.