Aufbau und Funktionsweise: So erzeugt eine Solarzelle Strom
In einer Photovoltaik-Anlage arbeiten viele Solarmodule. Diese wiederum bestehen aus zusammengeschlossenen Solarzellen, die die Energie des Sonnenlichts in Strom umwandeln können.
Was passiert eigentlich innerhalb einer Solarzelle, damit aus Sonnenlicht elektrische Energie werden kann? Wir zeigen die Funktionsweise einer Solarzelle.
Silizium ist ein klassisches Halbmetall und besteht aus
einer grau-schwarzen Kristallstruktur, die metallisch glänzt. Nach dem
Sauerstoff ist es das zweithäufigste chemische Element in der Erdkruste. Für
den Menschen ist es in gebundener Form ungiftig, sogar ein wichtiges
Spurenelement, das für Wachstum und Erhalt der Knochen wichtig ist. Pro
Kilogramm Gewicht enthält der menschliche Körper etwa 20 Milligramm Silizium.
In einer Solarzelle gibt es zwei Siliziumschichten: Eine sogenannte n-Schicht, die mit Phosphor angereichert und negativ dotiert ist, und eine p-Schicht, die mit Bor angereichert und positiv dotiert ist.
Während die n-Schicht einen Elektronenüberfluss hat, „fehlt“ der p-Schicht ein Elektron, um ausgeglichen zu sein. Man spricht deshalb von positiv geladenen Löchern in der p-Schicht. Bringt man p-Schicht und n-Schicht zusammen, wandern die überschüssigen Elektronen der n-Schicht in die positiv geladenen Löcher der p-Schicht und ein elektrisches Feld entsteht – die sogenannte Grenzschicht oder der p-n-Übergang zwischen den beiden Siliziumschichten. Dieser befindet sich in der Mitte der Solarzelle.
Die Photonen bringen Bewegung in die Grenzschicht, denn durch das Eintreffen der Photonen bewegen sich die Elektronen in der Grenzschicht und wandern in die p-Schicht. Die positiv geladenen Löcher wandern wiederum in die n-Schicht.
Außen befinden sich Metallkontakte an einer Solarzelle. Diese verbinden die n-Schicht und p-Schicht über eine Leiterbahn jeweils mit dem entgegengesetzten Pol, sodass Strom fließen kann.
Dieser Strom ist selbst erzeugter Gleichstrom, der bei einer Photovoltaik-Anlage zunächst zum Wechselrichter geleitet und dort in nutzbaren Wechselstrom umgewandelt wird. Diesen können Sie dann entweder direkt selbst verbrauchen, in einem Photovoltaik-Stromspeicher für späteren Verbrauch speichern oder gegen eine Einspeisevergütung in das allgemeine Stromnetz einspeisen.
Möchten Sie Ihren eigenen Strom erzeugen und sich unabhängiger von Strompreisen machen? Dann lassen Sie doch einfach Ihre eigenen Solarzellen für sich arbeiten, indem Sie eine Photovoltaik-Anlage mit Speicher anschaffen.
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