Technik von Photovoltaikanlagen
Die Komponenten einer Photovoltaikanlage
Das Herzstück einer Photovoltaikanlage sind die Solarzellen, die die Sonnenstrahlen in elektrische Energie umwandeln. Durch absorbiertes Licht werden im Halbleitermaterial der Solarzellen freie Elektronen erzeugt, die eine elektrische Spannung hervorrufen und damit die Ursache für das Fließen eines Gleichstroms sind. Die einzelnen Solarzellen werden zu größeren Einheiten miteinander verbunden und ergeben ein Solarmodul. Mehrere Solarmodule ergeben dann zusammen den Solargenerator.
Mit Hilfe des Wechselrichters wird der erzeugte Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt und über den Einspeisezähler in das öffentliche Stromnetz eingespeist. Der Strom für den eigenen Verbrauch wird getrennt davon aus dem Netz bezogen. (Dies ist der Vorgang bei den netzgekoppelten Photovoltaikanlagen. Bei Inselsystemen wird der erzeugte Strom dagegen selbst verbraucht bzw. für den eigenen Bedarf zwischengespeichert.)
Unterschiedliche ZelltypenDie meisten Solarzellen werden heutzutage aus Silizium hergestellt, daher werden wir uns hier auf dieses Material beschränken. Je nach Art des Solarzellenmaterials unterscheidet man drei Zelltypen: Monokristalline, polykristalline und amorphe Siliziumzellen. |
Der sogenannte Wirkungsgrad der Solarmodule ist abhängig vom eingesetzten Zellmaterial. Er drückt aus, wie viel Prozent der einstrahlenden Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird.
Zellmaterial | Wirkungsgrad |
Monokristallines Silizium | 15 - 17 % |
Polykristallines Silizium | 11 - 15 % |
Amorphes Silizium | 6 - 8 % |
Je höher der Wirkungsgrad ist, desto kleiner ist die benötigte Fläche für die Erzeugung von 1 kWp (Kilowatt peak = optimale Leistung der Solarmodule), aber desto höher sind auch die Herstellungskosten.
Dünnschichtmodule weisen zwar den größten Flächenbedarf auf, erzielen aber bei schwachen Lichtverhältnissen und hohen Temperaturen höhere Leistungen als die kristallinen Module.