Die Funktionsweise der Photovoltaik

Eine Solarstromanlage nutzt die kostenfreie Strahlung der Sonne, um elektrische Energie zu gewinnen. Möglich ist das durch die Funktionsweise der Photovoltaik – genauer gesagt der Solarzellen. Denn diese wandeln Strahlungsenergie in elektrische Energie um. Sie lassen sich zu Modulen verbinden und auf Dächern, an Fassaden oder auf freien Flächen installieren.



Der Aufbau einer Photovoltaikanlage von Viessmann

Der Aufbau einer Photovoltaikanlage von Viessmann

Die Funktionsweise der Vitovolt 300 Photovoltaik-Pakete setzt auf die Verbindung mehrere, optimal aufeinander abgestimmte Komponenten. Besonders wichtig sind die einzelnen Solarzellen der Photovoltaik-Module, die Sonnenenergie in Gleichstrom umwandeln. Ein Wechselrichter formt diesen in Wechselstrom um, der sich dann im eigenen Haus nutzen oder in das öffentliche Stromnetz einspeisen lässt. Möchten Hausbesitzer möglichst viel Strom selbst verbrauchen, funktioniert das mit Stromspeicher-Systemen wie dem Vitocharge. Diese nehmen elektrische Energie am Tage auf und versorgen angeschlossene Geräte sogar nachts mit kostenfreiem Solarstrom.


Solarzellen und Funktionsweise der Photovoltaik

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Wandeln die leistungsfähigen Solarmodule der Vitovolt-300-Serie das Licht der Sonne in elektrische Energie um, findet in jeder einzelnen Solarzelle der Photoeffekt statt. Dabei lösen sich Ladungsträger aus einem speziellen Material, wenn dieses dem Licht ausgesetzt ist. Geht es um die Funktion einer Photovoltaikanlage, kommt dabei Silizium zum Einsatz.


Dotierte Siliziumzellen wandeln Solarenergie in Strom um

Um die Siliziumzellen für die Funktionsweise der Photovoltaik nutzen zu können, sind unterschiedliche Atome in die Ober- und Unterseite der Zellen einzubringen (dotieren). Experten dotieren:

● die Oberseite der Siliziumschicht mit Atomen, die über zu viele Elektronen verfügen, negativ (n-dotierte Schicht).

● die Unterseite der Siliziumschicht mit Atomen, die zu wenig Elektronen haben, positiv (p-dotierte Schicht).

Daraufhin heften sich einige Elektronen aus der oberen n-dotierten Schicht an die Fehlstellen der Atome der p-dotierten Schicht an. Es entsteht ein neutraler Bereich zwischen beiden Seiten, bei dem Experten vom p-n-Übergang sprechen. Um diesen herum baut sich ein elektrisches Feld auf.

Solarenergie setzt die Elektronenbewegung in Gang

Solarzellen besitzen Kontaktstellen an der oberen und der unteren Seite. Dringt das Licht der Sonne in die Zellen ein, lösen sich in der Grenzschicht Elektronen von den Atomen ab. Sie wandern über die Kontaktstellen der Photovoltaikanlage zur p-dotierten Seite, wo sie erneut eine Verbindung eingehen. Während das passiert, baut sich eine Spannung auf und Strom lässt sich abgreifen.

Verschiedene Arten der Solarzellen sind verfügbar

Wie effizient die Funktionsweise der Photovoltaik ist, hängt vom Herstellungsverfahren der Solarzellen ab. Unterscheiden lassen sich bei den Viessmann Vitovolt 300 monokristalline und polykristalline Zellen. Die folgende Tabelle zeigt, was diese voneinander unterscheidet.

Art der Solarzelle Beschreibung Wirkungsgrad
Monokristalline Zellen Leistungsfähige Zellen aus reinen Einkristallen 14 bis über 19 Prozent
Polykristalline Zellen Herstellung aus gegossenen Siliziumblöcken mit Kristallen unterschiedlicher Orientierung 12 bis über 17 Prozent

Bei den Monokristallinen Photovoltaik-Modulen Vitovolt 300 befinden sich besonders dunkle monokristalline Solarzellen unter einer eisenarmen und hochtransparenten Spezialglasplatte. Zusammen mit einem schwarz eloxierten Rahmen und einer schwarzen Tedlarfolie unter den Zellen entstehen dabei Module, die mit hoher Stabilität und modernem Design höchste Leistungswerte versprechen. Dafür geben wir eine erweiterte Produktgarantie für 10 Jahre und eine Leistungsgarantie von bis zu 25 Jahren auf mindestens 80 % der Nennleistung.


Wechselrichter wandeln Gleichstrom in Wechselstrom um

Durch ihre spezielle Funktion, erzeugt eine Photovoltaikanlage Gleichstrom. Um die elektrische Energie im Haushalt nutzen oder in das öffentliche Stromnetz einspeisen zu können, ist allerdings Wechselstrom erforderlich. Die Umwandlung übernehmen sogenannte Wechselrichter (auch Solarwechselrichter), die ein wichtiger Bestandteil jeder Solarstromanlage sind.


Höhere Unabhängigkeit durch Stromspeicher von Viessmann

Die Funktionsweise der Photovoltaik hat einen entscheidenden Nachteil: Strom ist nur dann verfügbar, wenn die Sonne scheint. Der Bedarf in Ein- und Zweifamilienhäuser ist jedoch am größten, wenn es draußen dunkel ist. Nämlich morgens und abends – vor und nach der Arbeit. Stromspeicher-Systeme von Viessmann gleichen die zeitliche Verschiebung aus, indem sie den am Tage gewonnenen Solarstrom bis zum nächsten Tag verfügbar machen. Hausbesitzer können die Energie vom Dach somit rund um die Uhr nutzen und die Eigenverbrauchsrate deutlich anheben. Sie müssen weniger Strom aus dem öffentlichen Netz kaufen und sparen jedes Jahr viel Geld.