Funktion & Grundlagen

Wie funktioniert Photovoltaik? Der sogenannte photovoltaische Effekt ermöglicht es, von der Sonne ausgestrahltes UV- Licht direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Dieser Effekt spielt sich in den Solarzellen ab, welche aus zwei aufeinander liegenden, kristallinen Siliziumschichten bestehen und auf der Außenseite metallische Kontakte besitzen.
Durch die unterschiedliche Dotierung (mit Fremdelementen angereichert wie Bor oder Phosphor) besitzen die beiden Siliziumschichten unterschiedliche elektrische Eigenschaften. Zwischen den beiden Siliziumschichten befindet sich eine tausendstel Millimeter dicke, sogenannte "Grenzschicht", in der ein elektrisches Feld mit Plus- und Minuspol herrscht. Fällt nun Licht auf diese Grenzschicht, wird Energie aus den Lichtphotonen aufgenommen. Diese Energie löst sich somit aus der Kristallbindung (freie elektrische Ladungsträger werden freigesetzt) und bewegt sich in Richtung Pluspol, wodurch Strom erzeugt wird, der mittels metallischer Kontakte abgeführt werden kann!

Licht, im Griechischen ’photo’ genannt, bewirkt somit eine Stromerzeugung, die in Volt gemessen wird, was zusammen den Begriff Photovoltaik (oder auch Fotovoltaik) ergibt.

Wie Licht und Temperatur die Leistung beeinflussen

Je stärker die Bestrahlung mit Sonnenlicht, desto mehr Strom wird durch die Solarzellen erzeugt und desto höher ist auch die Leistung der Photovoltaik-Anlage. In den Morgen- und Abendstunden, bei Wolken oder Nebel ist die Leistung zwar geringer, es wird aber dennoch Strom produziert, denn Photovoltaik-Anlagen funktionieren auch bei diffusem Licht.

Je niedriger die Temperaturen, desto höher ist die Spannung der Zellen und damit die Stromausbeute der Photovoltaik-Anlage. Anders als man vielleicht denkt, arbeiten Solarmodule bei gemäßigten Temperaturen besser, als in der prallen Hitze. Mit einer guten Hinterlüftung der Solarmodule lässt sich ihre Temperatur senken und damit ihre Leistung steigern.

Wie die Leistung von Solarmodulen gemessen wird

Die Spitzenleistung eines Solarmoduls wird Peak-Leistung (engl. Peak = Spitze) genannt und mit einem kleinen „p“ hinter der Energieleistung Kilowatt gekennzeichnet: kWp. Dieser Wert gibt die Leistung an, die ein Solarmodul bei voller Sonnenbestrahlung unter festgelegten Testbedingungen erreicht.

Die Peak-Leistung wird häufig auch als "Nennwert“ oder "Nennleistung" bezeichnet. Sie basiert auf Messungen unter optimalen Bedingungen und liegt in der praktischen Anwendung in der Regel ca. 15 bis 20 Prozent darunter.