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Funktionsweise Solar Photovoltaik Lexikon

Solarstromrechner
SolarMeile Hildesheim
SolarMeile Hildesheim | Photovoltaik-Funktionsweise (Solar)

Sie begann 1839 mit der Beobachtung von E. Becquerel, dass bei Bestrahlung mit Sonnenlicht von 2 in Lösung befindlichen Platinelektroden ein Strom fließt. Dieser Effekt hatte damals keine praktische Bedeutung, blieb aber unvergessen.

 

Erst 1904 lieferte Einstein in seiner berühmten Arbeit die Erklärung des photoelektrischen Effekts.

 

Wiederum ein halbes Jahrhundert später konnte dann, im Jahr 1954, nachdem sich die Halbleitertechnik entwickelt hatte, eine wirklich verwendbare Solarzelle hergestellt werden. Auch die Verfügbarkeit von hochreinem Silizium war eine wichtige Voraussetzung. Diese erste Solarzelle wurde bei den Bell Laboratorien in Murray Hill, USA von Chapin, Fuller und Pearson angefertigt. Sie hatte bereits einen Wirkungsgrad von 6%, der später schnell auf 10% erhöht wurde.

 

Heute, mehr als ein halbes Jahrhundert später, ist die Photovoltaik nicht mehr wegzudenken und nimmt einen stetig größer werdenden Anteil im Bereich der erneuerbaren Energien ein.

Sonne Stromnetz

Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln – das ist das Grundprinzip einer Photovoltaikanlage. Dabei handelt es sich um ein durchdachtes System aus hochwertigen Bestandteilen, die perfekt aufeinander abgestimmt sind.

 

Stromnetz
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Solarmodule

Die wetterfesten Solarmodule, die mit Hilfe eines Montagegestells auf Ihrem Dach befestigt werden, wandeln das Sonnenlicht lautlos und emissionsfrei in elektrischen Gleichstrom um.

 

Wechselrichter

Der von den Solarmodulen erzeugte Gleichstrom wird in einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt, damit er ins Stromnetz eingespeist werden kann.

 

Zähler PV-Erzeugung

Die erzeugte Strommenge wird über den Photovoltaik-Erzeugungszähler gemessen.

 

 

Nun gibt es zwei Möglichkeiten; wählt man jetzt die Variante...

 

Volleinspeisung, wird der erzeugte Strom über den Hausanschlusskasten ins öffentliche Stromnetz eingespeist
...Eigenverbrauch, wird der vorhandene Strom-Bezugszähler durch einen sog. Zweirichtungszähler ersetzt. In diesem Zähler befinden sich 2 Zählwerke; eines zählt die Menge des erzeugten Stroms, der ins öffentliche Netz eingespeist wird und das Andere zählt den aus dem öffentlichen Netz zusätzlich bezogenen Strom. Um genau zu ermitteln, wie viel des erzeugten Stroms man selbst genutzt hat, errechnet man die Differenz zwischen dem Erzeugungszähler und dem Einspeisezähler.
Aufbau und Funktion Solarzelle Aufbau Solarzelle
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Aufbau und Funktion einer kristallinen Silizium-Solarzelle

Die klassische kristalline Silizium-Solarzelle setzt sich aus zwei unterschiedlich dotierten Silizium-Schichten zusammen. Die dem Sonnenlicht zugewandte Schicht ist mit Phosphor negativ dotiert, die darunter liegende Schicht ist mit Bor positiv dotiert. An der Grenzschicht entsteht ein elektrisches Feld, das zur Trennung der durch das Sonnenlicht freigesetzten Ladungen führt. Um der Solarzelle Strom entnehmen zu können, müssen auf der Vorder- und Rückseite metallische Kontakte aufgebracht werden. In der Regel wird hierzu die Siebdrucktechnik eingesetzt. Auf der Rückseite ist das Aufbringen einer ganzflächigen Kontaktschicht durch Aluminium- oder Silberpaste möglich. Die Vorderseite muss hingegen möglichst gut lichtdurchlässig sein. Hier werden Kontakte meinst in Form eines dünnen Gitters oder einer Baumstruktur aufgebracht. Durch Abscheiden oder Aufdampfen einer dünnen Schicht (Antireflexschicht) aus Siliziumnitrid oder Titandioxid auf der Vorderseite der Solarzelle lässt sich sie Lichtreflexion verringern.

 

 

Strahlt Sonnenlicht auf die Solarzelle kommt es, wie vorher beschrieben, zu einer Ladungsträgertrennung, die bei Anschluss eines Verbrauchers den Stromfluss erzeugt.

 

Eine Photovoltaikanlage produziert das ganze Jahr über Strom, selbst dann, wenn die Sonne von Wolken verdeckt wird.

 

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