Alle reden von erneuerbaren Energien. Wie ein Windkraftrad funktioniert, lässt sich noch erschließen. Aber wie läuft das eigentlich bei Solaranlagen?

In Deutschland gibt es genug Photovoltaikmodule, um 1,5 Prozent des Gesamtstromverbrauchs zu decken. Das entspricht in etwa einer Leistung von 10 Gigawatt. Ab 2010 geht man von einem Wachstum von 6.500 Megawatt pro Jahr aus, das entspricht in etwa einem Viertel des jährlich geplanten weltweiten Zuwachses an Solarenergie und das, obwohl Deutschland im Ranking der sonnenreichsten Staaten nicht gerade in den obersten Reihen zu finden ist.

Verwendet werden meist Photovoltaikanlagen, die schon seit über 50 Jahren Satelliten bei der Stromgewinnung helfen und die man auch an Taschenrechnern, Hausdächern oder Parkuhren wiederfindet.

Doch wie funktionieren diese kleinen Solarzellen eigentlich?

Hergestellt werden 95 Prozent der Photovoltaikmodule aus Silicium, ein Halbmetall und Halbleiter, was bedeutet, dass durch Einwirkung von Wärme oder Licht die Leitfähigkeit gesteigert wird. Um eine positive oder negative Ladung zu erreichen, wird das Silicium dotiert, das heißt es wird kontrolliert mit anderen Elementen verunreinigt. Silicium mit Elektronenüberschuss ist n-leitend, ein Mangel an Elektronen nennt sich p-leitend (negative und positive Ladung).

Diese beiden Schichten werden in einer Solarzelle übereinander gelegt. So entsteht zwischen den p- und n-dotierten Schichten eine Grenzfläche, auch Raumladungszone genannt, die zur Ladungstrennung dient. Hier entsteht ein elektrisches Feld und für die Stromerzeugung unabkömmliche Spannung.

Das Modul wird zusätzlich mit einer Antireflexionsschicht überzogen, damit bei Sonneneinstrahlung so wenig Licht wie möglich verloren geht. Daher kommt auch die metallic-blaue Optik, die Solaranlagen aufweisen. Silicium in seiner Reinform ist nämlich nur grau-schwarz.

Trifft nun ein Sonnenstrahl auf die Solarzelle, wird er in positive und negative Ladungsträger aufgeteilt und durch die Raumladungszone getrennt, die Spannung wird also größer. Bei Höchstleistung kann so eine Zelle bis zu einem halben Volt Leistung produzieren. Schließt man die Solaranlage nun an einen Stromkreis an, kann entweder direkt ein elektrischer Verbraucher mit Gleichstrom versorgt werden, oder man richtet einen Wechselrichter ein, der den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Dieser lässt sich dann in das öffentliche Stromnetz einspeisen und Besitzer einer privaten Anlage können sich dies vom Staat vergüten lassen.

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