Das große Einmaleins der PV-Module

In der Photovoltaik spielen viele Techniken und Komponenten eine wichtige Rolle. Das PV-Modul und die einzelnen Solarzellen bilden dabei in gewisser Weise das Herzstück der Anlage, da sie die Energie der Sonne aufnehmen und zu Strom umwandeln. Doch wie funktionieren sie eigentlich genau?

Um eine PV-Anlage auf dem eigenen Dach installieren zu können, müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein. So müssen die äußeren Gegebenheiten stimmen, damit Sie mit der Photovoltaik auch einen guten Ertrag erzielen. Sind die Photovoltaikmodule auf Ihrem Dach nicht verschattet, ideal ausgerichtet und sprichwörtlich auf der Sonnenseite Ihres Dachs, steht einem maximalen Ertrag nichts mehr im Wege. Die Sonnenstrahlen fallen auf das PV-Modul und werden in elektrische Energie umgewandelt.

Wie funktionieren eigentlich Solarzellen?

PV-Module respektive Solarmodule oder Solarpanel bestehen aus mehreren Solarzellen. Diese Solarzellen sind aus Halbleitermaterialien wie Silizium gefertigt. Eine Solarzelle besteht aus zwei Siliziumschichten, von denen die eine Schicht einen Überschuss an negativ geladenen Elektronen, sprich freien Elektroden aufweist: die n-Schicht. Die zweite Schicht ist positiv geladen und wird p-Schicht genannt. Hier fehlen Elektroden, wodurch „Löcher“ entstehen. Zwischen diesen beiden Schichten befindet sich eine Grenzschicht, auch p-n-Übergang genannt. Trifft nun Sonnenlicht auf die Solarzelle, bewegen sich die Elektronen in der Grenzschicht. Sie lösen sich von ihren Atomen und wandern in die p-Schicht zu den freien „Löchern“. In der Grenzschicht entstehen so ebenfalls „Löcher“, welche in die n-Schicht wandern. Diese Ladungen fließen durch die leitenden Metallschichten ab und gelangen in Form von Strom zum Verbraucher.

Welche Typen von Photovoltaikzellen gibt es?

Da eine Photovoltaikzelle allein nicht genug Strom produziert, besteht ein PV-Modul aus vielen dieser einzelnen Zellen. In der Photovoltaik werden heutzutage vor allem drei verschiedene Arten von Zellen verwendet und in einem Panel zusammengefasst.

Die drei Arten von Solarzellen:

• Monokristalline Photovoltaikzellen
• Polykristalline Photovoltaikzellen
• Dünnschichtzellen

Die wohl bekanntesten und am häufigsten auf deutschen Dächern anzutreffenden Photovoltaikzellen sind die kristallinen. Monokristalline Solarzellen bestehen aus reinem Silizium und besitzen eine charakteristische schwarze Farbe. In einem zeit- und kostenaufwendigen Verfahren werden aus flüssigem Silizium einkristalline Stäbe gegossen. Diese werden in dünnere Stäbe zersägt, die auch Wafer genannt werden. Sie haben einen sehr hohen Wirkungsgrad, sind aber auch entsprechend teuer.

Polykristalline Solarzellen werden im Prinzip wie monokristalline Zellen hergestellt, bestehen jedoch nicht aus so reinem Silizium. Die Kristallstrukturen, die daraus entstehen, sind von unterschiedlicher Größe: polykristallin. Auch hiervon werden dünne Scheiben in Form von Wafern abgetrennt. An den Grenzen dieser unterschiedlich großen Kristalle ergeben sich jedoch Verluste in puncto Effizienz. Der Wirkungsgrad ist also geringer als bei monokristallinen Solarzellen, die Kosten allerdings auch.

Bei Dünnschichtzellen handelt es sich um ein Trägermaterial wie Glas, welches mit Silizium und anderen Materialien beschichtet ist. Diese sind vergleichsweise leicht und kostengünstig, weisen jedoch auch den geringsten Wirkungsgrad auf. Je nach Trägermaterial sind die Zellen flexibel und lassen sich mitunter sogar rollen oder falten, sodass verschiedene Formen realisierbar sind.

 

Denken Sie darüber nach, sich eine Photovoltaikanlage anzuschaffen, sind aber noch unsicher, welches PV-Modul das richtige für Sie ist? Bei AlphaSol bieten wir Ihnen eine umfassende Beratung und kümmern uns auch um die Montage Ihrer Anlage.