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So funktioniert Photovoltaik
Solarzellen bringen Energie und Wärme ins Haus. Foto: © monkeybusinessimages / iStock / Thinkstock
Solarzellen bestehen aus Halbleitern, wie sie bei der Herstellung von Computer-Chips verwendet werden. Diese erzeugen unter Licht Elektrizität. Der produzierte Gleichstrom wird mittels eines Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt und direkt ins öffentliche Netz eingespeist. Die Halbleiter bestehen in der Regel aus Silizium, dem zweithäufigsten Element der Erdkruste.
Solarzellen
Man unterscheidet grundsätzlich zwischen kristallinen (mono- und polykristallin) sowie amorphen oder Dünnschichtzellen. Sie unterscheiden sich in Farbe und Erscheinungsbild. Monokristalline Zellen erreichen den höchsten Wirkungsgrad, amorphe Zellen kosten am wenigsten.
Wirkungsgrad
Dieser Wert gibt an, welcher Anteil des eintreffenden Sonnenlichts vom Modul in elektrische Energie umgewandelt wird. Solarmodule mit monokristallinen Zellen liegen bei ca. 18%, mit polykristallinen Zellen bei ca. 15%. Im Labor werden Werte bis knapp 30% erreicht.
Die Photovoltaik ist eine Form der aktiven Nutzung der Sonnenenergie. Solarzellen wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um. Im Unterschied dazu wandeln die Sonnen-Kollektoren in thermischen Anlagen das Sonnenlicht in Wärme um.
Strom aus Licht
Solarstromanlagen beruhen auf einem faszinierenden physikalischen Effekt: Die Lichtquanten (Photonen) der Sonneneinstrahlung erzeugen im Halbleitermaterial der Solarzelle einen elektrischen Gleichstrom (siehe Grafik unten). Dieser wird über Kontakte an den Oberflächen der Zellen gesammelt. Mehrere zusammengeschlossene Solarzellen ergeben ein Solarmodul. Der photovoltaische Effekt wurde bereits 1839 vom französischen Physiker A. E. Becquerel entdeckt. Zu dessen ersten technischen Anwendung kam es jedoch erst 1958 für die Energieversorgung von Satelliten. Die starke industrielle Nutzung setzte erst vor kurzer Zeit richtig ein. In den letzten fünf Jahren lag das Wachstum der Photovoltaikbranche weltweit bei über 35% jährlich!