So funktioniert eine Solaranlage

Ratgeber

Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?

Sonnenenergie ist im Gegensatz zu fossilen Energiequellen schier unerschöpflich. Daher ist die Gewinnung und Umwandlung der Strahlen in elektrischen Strom mithilfe von Photovoltaik auch so beliebt. Aber wie arbeitet eine Solaranlage und wie ist sie überhaupt aufgebaut?

Die Bestandteile einer Solarstromanlage

Die rechteckigen dunkelblauen Solarmodule, wie sie auf Hausdächern montiert werden, sind ein Konstrukt aus vielen einzelnen Solarzellen. Diese Solarzellen unterscheiden sich in Herstellung und Leistung. Wie teuer die Module in der Anschaffung sind, hängt von den verwendeten Zellen ab, denn sie haben alle einen unterschiedlichen Wirkungsgrad.

  • Monokristalline Solarzellen
    In einem aufwendigen Verfahren werden diese Solarzellen aus dem Halbleitermaterial Silizium hergestellt. Dabei werden aus Siliziumschmelzen einkristalline Stäbe gezogen und in dünne Scheiben gesägt. Monokristalline Solarzellen haben einen besonders hohen Wirkungsgrad.
  • Polykristalline Solarzellen
    Flüssiges Silizium wird in Blöcke gegossen, die danach langsam abkühlen. Während des Abkühlungsprozesses entstehen Kristallstrukturen in unterschiedlicher Größe. Ist ein Block erkaltet, können daraus einzelne Scheiben geschnitten werden. Aufgrund der Kristallstrukturen haben polykristalline Solarzellen einen weniger hohen Wirkungsgrad als die reineren monokristallinen Zellen, dafür aber eine bessere Umweltbilanz.
  • Dünnschichtzellen
    Im Gegensatz zu kristallinen Solarzellen sind Dünnschichtzellen bzw. amorphe Solarzellen sehr dünn und leicht, auch ihr Wirkungsgrad ist um einiges geringer. Dafür sind sie durch geringeren Materialeinsatz in der Herstellung günstiger. Zur Herstellung werden Halbleiter als dünne Schicht auf eine Glasscheibe aufgesprüht und direkt zu einem Modul miteinander verschaltet.

Mehrere mono- oder polykristalline Solarzellen werden zu einem Solarmodul verschaltet und wetterfest verpackt, dafür wird zum Schutz auf der Oberfläche eine Glasscheibe angebracht. Gefasst sind sie in einen Rahmen aus Aluminium oder Edelstahl. Mit einer Unterkonstruktion werden sie auf das Hausdach montiert und elektrisch miteinander verbunden. Zur Sicherung der Photovoltaikanlage erdet der Fachmann sie durch einen Erdspieß oder mit dem Anschluss an die Potentialausgleichsschiene.

Wie wird aus Sonnenstrahlung Strom?

Je höher die Sonneneinstrahlung ist, desto mehr Solarstrom wird durch die Photovoltaikanlage erzeugt. Wenn die Strahlen auf die Solarmodule treffen, entsteht eine Gleichspannung in den Siliziumscheiben. Damit die erzeugte Energie in netztauglichen Strom umgewandelt werden kann, muss ein Wechselrichter installiert werden, der mit der Solaranlage per Kabel verbunden ist. Er wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom mit einer im Haushalt üblichen Spannung von 230 Volt um. Der Solarstrom kann nun also im Haushalt verbraucht oder in das öffentliche Netz eingespeist werden.