Photovoltaik zählt als zentrale Schlüsseltechnologie im Rahmen der Energiewende. Doch wie funktioniert die Energiegewinnung durch die Sonnenstrahlen eigentlich?

Das Wort Photovoltaik setzt sich aus dem griechischen Wort „Photos“ für Licht und der Einheit der elektrischen Spannung (nach dem Physiker Alessandro Volta, 18.02.1745 – 05.03.1827) zusammen. Somit beschreibt Photovoltaik eine Technik, mit der Sonnenlicht mittels Solarzellen in elektrische Energie umgewandelt wird.

Eine Solarzelle besteht aus einer positiven und einer negativen Schicht. Fällt nun Licht ein, entsteht zwischen den beiden Schichten Gleichstrom. Um den Wirkungsgrad einzelner Solarzellen zu erhöhen, werden sie in einem Modul kombiniert. Eine PV-Anlage besteht aus einer – fast nur durch vorhandenen Platz und finanzielle Mittel begrenzten – Vielzahl von Modulen, die in sogenannten Strings miteinander verschaltet werden. Der so erzeugte Gleichstrom wird in einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt, um sofort selbst genutzt, ins öffentliche Netz eingespeist oder in einer Batterie gespeichert zu werden.

Zur Herstellung von Solarzellen werden Halbleiter benötigt. Diese können weder den Isolatoren, noch den Leitern zugeordnet werden, da die jeweilige Eigenschaft temperaturabhängig ist. Das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial ist Silizium (Si). Durch die Dotierung, also die Einbringung weiterer chemischer Elemente, werden die elektrischen Eigenschaften verbessert.

Alte oder beschädigte Module können zu 95 % recycelt werden. Photovoltaikmodule aus recycelten Reinstsilizium wiederum haben einen gleich guten Wirkungsgrad wie Neumodule und können mit nur 30 % der Energie, die die Herstellung eines völlig neuen Moduls benötigen würde, produziert werden.

Die Leistungseinheit Wp (Watt-Peak) bezeichnet die Maximalleistung („peak“ = engl. Höchstwert, Spitze) einer Solarstromanlage unter genormten Bedingungen (1000 Watt pro Quadratmeter bei einer Modultemperatur von 25° C und einer Luftmasse von 1,5 AM). Damit lassen sich Photovoltaikmodule normen und vergleichen.

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