So funktioniert: Solarpanel

12/10/2018

Vom Licht zum Strom

Elektrischer Strom kann auf verschiedene Arten gewonnen werden. Im Kraftwerk sind zum Beispiel Generatoren dafür verantwortlich. Solarmodule arbeiten nach einem gänzlich anderen Prinzip. In den Panels sind Halbleiter-Zellen verbaut, die Licht in bewegte Ladung verwandeln.

Zum Hintergrund: Licht ist ein Energieträger und unter gewissen Voraussetzungen vergleichbar mit Kohle oder Öl. Jedoch ist die Energie hier nicht in Form chemischer Bindungen enthalten, sondern in Photonen. Entsprechend findet im Solarmodul keine Verbrennung statt, sondern eine andere Art der Übertragung: Wenn ein Photon auf Materie trifft, ist es in der Lage, ein (negativ geladenes) Elektron aus dem Verbund zu lösen. Damit ist die Grundlage für elektrischen Strom geschaffen, denn es handelt sich dabei um bewegte Ladung. Allerdings fehlt noch ebendiese Bewegung. Dazu sind die Halbleiter auf eine besondere Art verändert.

Die Grundmaterialien, meist Silizium oder Germanium, werden in drei Schichten (negative, Grenzschicht und positive) dotiert. Das bedeutet, dass Fremdatome wie Bor hinzugefügt werden. Dadurch wird der Übergang von Elektronen in das sogenannte Leitungsband erleichtert. Geschieht das, entsteht eine ungleiche Ladungsverteilung zwischen den Schichten – ein elektrisches Potential. Werden nun die beiden entstandenen Pole leitend verbunden, „fliessen“ Elektronen. Mit anderen Worten: Strom wird erzeugt.

Im Detail sind die Module dazu mit speziellen Materialien beschichtet oder bearbeitet, um die Effizienz noch weiter zu erhöhen und möglichst viel Sonnenlicht in Solarstrom zu wandeln. Vor Ort werden dann mehrere Panels zusammengeschlossen, um die Dachfläche voll auszunutzen. Eine Besonderheit der Technik ist, dass in den Halbleitern Gleichstrom entsteht, der vom Wechselrichter in Wechselstrom gewandelt werden muss.

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