Hey, schön dass du da bist!
Hast du dich auch schon mal gefragt, wie diese glänzenden Platten auf den Dächern es schaffen, aus purem Sonnenlicht Strom zu erzeugen?
In diesem ersten Teil unserer kleinen Solar-Reise nehme ich dich mit ins Herzstück der Photovoltaik. Wir schauen uns an, wie aus einem simplen Sonnenstrahl nutzbarer Gleichstrom wird. Als Technikfan wirst du die Details lieben, versprochen! Ich erkläre es aber so, dass du am Ende ganz ohne Physikstudium verstehst, was da oben auf dem Dach oder an deinem Balkon passiert. Los geht’s!
Die faszinierende Technik der Solarzellen
Alles beginnt mit der Solarzelle, dem kleinsten Baustein eines Panels. Die meisten dieser Zellen bestehen aus Silizium, einem Halbleitermaterial.
Das Geniale an Halbleitern ist ihre Fähigkeit, auf Licht zu reagieren. Trifft ein Sonnenstrahl (genauer gesagt ein Photon) auf das Siliziumatom, kann es ein Elektron aus seiner Bindung „herausschlagen“. Dieses freie Elektron will sich bewegen – und eine Bewegung von Elektronen ist nichts anderes als elektrischer Strom. Diesen Vorgang nennt man den photoelektrischen Effekt -> Wikipedia
Dafür hat Albert Einstein den Nobelpreis erhalten!
Damit der Strom aber nicht wild durcheinanderfließt, sondern gezielt in eine Richtung, braucht die Solarzelle eine clevere Struktur. Sie besteht aus zwei unterschiedlich behandelten Siliziumschichten, die man p- und n-Schicht nennt. Zwischen ihnen entsteht ein eingebautes elektrisches Feld.
Dieses Feld wirkt wie ein unsichtbarer Türsteher: Es zwingt die durch das Sonnenlicht freigesetzten Elektronen dazu, sich nur in eine Richtung zu bewegen. So entsteht ein gerichteter Gleichstrom (DC), den wir nutzen können.
Vom kleinen Elektron zum großen Strom
Eine einzelne Solarzelle erzeugt nur eine sehr geringe Spannung. Um daraus nützliche Energie zu gewinnen, werden viele Zellen in Reihe und parallel zu einem großen Solarmodul (dem Panel) verschaltet. Stell es dir wie bei Batterien vor: Schaltest du sie in Reihe, erhöht sich die Spannung; schaltest du sie parallel, erhöht sich die Stromstärke. Genauso funktioniert es im Panel, um am Ende eine brauchbare Leistung zu erzielen.
Diese Module sind robust gebaut, um Jahrzehnte lang Wind, Regen und UV-Strahlung zu trotzen. Doch ihre Leistung hängt direkt von der Intensität des Sonnenlichts ab. Und hier kommt ein wichtiger Punkt für jeden Anlagenbesitzer: Ein kurzer Blick aus dem Fenster und der Gedanke „Die Sonne scheint ja“ geben dir keine verlässliche Auskunft über die tatsächliche Leistung deiner Anlage. Wolkenschleier, der Winkel der Sonne oder sogar die Temperatur beeinflussen den Ertrag von Sekunde zu Sekunde. Gerade bei Balkonkraftwerken oder kleinen Anlagen ist es entscheidend zu wissen, wann wirklich viel Strom produziert wird, um den Eigenverbrauch zu optimieren. Dabei kann dir der SunAstro Solarmonitor helfen, deinen Eigenverbrauch zu optimieren.
Fazit des ersten Teils
Du siehst, die Umwandlung von Sonne in Strom ist ein cleverer physikalischer Prozess, der auf der Ebene von Atomen beginnt. Im Solarpanel wird dieser Effekt genutzt, um Gleichstrom zu erzeugen. Aber was machen wir jetzt mit diesem Gleichstrom? Unsere Haushaltsgeräte brauchen doch Wechselstrom! Genau diese Frage klären wir im zweiten Teil, wenn wir uns den Wechselrichter genauer ansehen. Bleib dran!
Beste Grüße, Alex