Solarmodule
Sie sind der Stromlieferant einer Photovoltaikanlage
Alles, was Sie brauchen
Energieumwandlung durch PV-Module
Photovoltaikmodule wandeln Sonnenlicht in Energie um, wenn Spannung anliegt und der Stromkreis geschlossen ist.
Vielfalt der Einsatzbereiche
Die Module finden Anwendung auf Dächern, Fassaden, Carports oder als Designelemente.
Auswahlmöglichkeiten
Je nach Verwendungszweck, Effizienz und Budget gibt es verschiedene Bauarten von Photovoltaikmodulen.
Photovoltaikmodule sind die Energieempfänger von Solarstromanlagen. Sie wandeln Sonnenlicht gemäß dem Energieerhaltungssatz in nutzbare Energie um, sobald eine Spannung anliegt und der Stromkreislauf geschlossen ist. Ihre Bauarten und Einsatzbereiche reichen von sichtbaren Anlagen auf Dächern und Fassaden bis hin zu unauffälligen Lösungen auf Flachdächern oder Carports. Je nach Bedarf stehen unterschiedliche Typen für Effizienz, Design und Budget zur Verfügung.
Solarpanels nutzen den photovoltaischen Effekt, um Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Dieser Prozess erfolgt in mehreren Schritten, beginnend mit der Absorption von Sonnenstrahlen bis hin zur nutzbaren Stromerzeugung.
Ein Solarpanel besteht aus mehreren Solarzellen, die in einer geschlossenen Einheit verbunden sind. Diese Zellen sind aus Halbleitermaterialien, meist Silizium, gefertigt. Die Hauptbestandteile eines Solarpanels sind:
Die Schichten einer Solarzelle
- Deckglas – Schützt die empfindlichen Solarzellen vor Umwelteinflüssen wie Regen, Hagel oder Staub.
- Antireflexionsschicht – Reduziert Lichtverluste und maximiert die Absorption von Sonnenlicht.
- Obere Elektrode (Metallkontakte) – Leitet die freigesetzten Elektronen weiter.
- p-n-Halbleiterschicht (Siliziumschichten) – Das Herzstück der Solarzelle, wo der photovoltaische Effekt stattfindet.
- Rückseitige Elektrode – Führt den elektrischen Strom in das Stromnetz oder eine Batterie ab.
Der Stromerzeugungsprozess in einer Solarzelle basiert auf dem photovoltaischen Effekt, der sich in drei Hauptschritten abspielt:
Schritt 1: Absorption von Sonnenlicht
- Wenn Sonnenstrahlen auf die Oberfläche der Solarzelle treffen, werden die Photonen (Lichtteilchen) vom Halbleitermaterial absorbiert.
- Diese Photonen enthalten Energie, die notwendig ist, um Elektronen aus den Atomen des Halbleitermaterials zu lösen.
Schritt 2: Elektronenbewegung innerhalb der Solarzelle
- Eine Solarzelle besteht aus zwei Schichten Silizium mit unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften:
- Die p-Schicht (positiv geladen) enthält weniger freie Elektronen.
- Die n-Schicht (negativ geladen) hat einen Elektronenüberschuss.
- An der p-n-Grenzschicht entsteht ein elektrisches Feld, das gelöste Elektronen zwingt, sich in eine bestimmte Richtung zu bewegen.
Schritt 3: Erzeugung von Gleichstrom (DC)
- Die bewegten Elektronen werden von den Metallkontakten der Solarzelle aufgenommen und fließen in einem geschlossenen Kreislauf.
- Dadurch entsteht elektrischer Gleichstrom (DC), der durch ein angeschlossenes Stromnetz genutzt oder gespeichert werden kann.
Da der von den Solarzellen erzeugte Strom Gleichstrom (DC) ist, muss er für den Haushaltsgebrauch in Wechselstrom (AC) umgewandelt werden. Dieser Prozess erfolgt über einen Wechselrichter, der den Gleichstrom in einen nutzbaren 230V-Wechselstrom für Haushalte und Unternehmen transformiert.
- Direkte Nutzung: Der Wechselrichter speist den Strom direkt in das Hausnetz ein.
- Speicherung in Batterien: Überschüssiger Strom kann in Solarbatterien gespeichert werden.
- Einspeisung ins Netz: Unverbrauchte Energie kann ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden, wodurch Vergütungen durch Netzanbieter möglich sind.
Die Effizienz von Solarpanels hängt von mehreren Faktoren ab:
Sonneneinstrahlung
- Je intensiver die Sonnenstrahlung, desto mehr Energie wird erzeugt.
- Auch diffuses Licht an bewölkten Tagen kann genutzt werden, wenn auch mit geringerer Effizienz.
Temperatur und Wirkungsgrad
- Hohe Temperaturen können den Wirkungsgrad von Solarmodulen senken, da sich der elektrische Widerstand im Material erhöht.
- Der Temperaturkoeffizient gibt an, wie stark sich die Leistung mit steigender Temperatur verringert.
Neigungswinkel und Ausrichtung
- Eine optimale Neigung und Ausrichtung zur Sonne maximiert den Energieertrag.
- In Deutschland liegt der ideale Neigungswinkel meist zwischen 30–35°.
Qualität und Alterung der Module
- Hochwertige Module haben eine Lebensdauer von über 25 Jahren.
- Die Leistung nimmt über die Jahre leicht ab (typischerweise um ca. 0,5 % pro Jahr).
Solarpanels funktionieren, indem sie Sonnenlicht aufnehmen, elektrische Ladung erzeugen und diesen Strom nutzbar machen. Der photovoltaische Effekt ist das Kernprinzip, das es ermöglicht, aus Sonnenlicht eine saubere, nachhaltige und effiziente Stromquelle zu gewinnen.