So funktioniert eine Photovoltaik-Anlage

Die Grundlagen der Photovoltaik wurden schon im Jahr 1839 von Alexandre Edmond Becquerel entdeckt. Er stellte bei Experimenten mit elektrolytischen Zellen fest, dass sich bei Beleuchtung die Stromstärke erhöht. Nach mehr als 100-jähriger Entwicklung wurden Solarzellen dann auch in der Raumfahrt eingesetzt. Sogenannte Radionuklidbatterien wurden durch Solarzellen aus Silizium ersetzt und versorgen seither erdnahe Satelliten mit Strom, der in speziellen Batterien gespeichert wird.

Ohne Licht können sich die Elektronen nicht bewegen

Die heutzutage in der Solartechnik verwendeten Solarzellen werden meist aus Silizium gefertigt. Eine einzelne Solarzelle besteht aus einer negativ und einer positiv geladenen Schicht in die Fremdatome eingebaut werden die wie eine Membran wirken. Durch eine externe Energiezufuhr wie Licht oder Wärme werden die Atome der lichtzugewandten Seite angeregt und Gleichstrom erzeugt. Wird die Lichtzufuhr unterbrochen begeben sich die Atome wieder zu ihrem Ausgangspunkt. Strom fließt daher nur, wenn ständig Photonen auf die Zellen einstrahlen. Über Metallkontakte an der negativ und der positiv geladenen Seite der einzelnen Zelle wird der Stromkreis geschlossen. Werden mehrere Solarzellen gekoppelt wird die Stromerzeugung erhöht. Der erzeugte Gleichstrom kann in speziellen Batterien abgespeichert werden und mit einem Wandler in gebrauchsfähigen Wechselstrom umgewandelt werden. Dieser Wandler ermöglicht es zudem den erzeugten Strom auf die richtige Frequenz zu bringen, damit eine Einspeisung ins öffentliche Stromnetz möglich wird.

Seit mehr als 30 Jahren werden Solarzellen weltweit zur Stromerzeugung eingesetzt

Die erste Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von circa zwei Prozent wurde vom amerikanischen Erfinder Charles Fritts aus einer Selen-Verbindung hergestellt. Die erste technische Anwendung der heute noch verwendeten Silizium-Zellen wurde 1955 bei der Stromversorgung von Telefonverstärkern in den Bell Telephone Laboratories gefunden. Durch weitere Fortschritte in der Halbleitertechnik wurden die Solarzellen immer effektiver und auch für die Raumfahrt interessant. In den 1980er Jahren konnten schon erste Photovoltaik-Anlagen zur Stromerzeugung auf der Erde eingesetzt werden. Heute werden weltweit Solar-Parks betrieben oder Freiflächen- und Dachanlagen gebaut.

Für den privaten Gebrauch waren Solaranlagen lange nicht rentabel

Die Menge des erzeugten Stroms ist abhängig von der Intensität der Sonneneinstrahlung und der Ausrichtung der Solaranlagen. Ohne einen Wechselrichter kann der Strom nicht in einen gebrauchsfähigen Wechselstrom umgewandelt werden. Durch die fortschreitende Entwicklung der Solartechnik sind Photovoltaik-Anlagen auch für private Nutzer erschwinglich geworden und werden außerdem staatlich gefördert. Weitere Informationen dazu finden Sie zum Beispiel unter www.thomaslloyd-solartechnik.de/funktion.

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