Solarpanele

Wie funktionieren Solarpanels?

Um Strom aus Sonnenlicht zu erzeugen, werden Solarzellen benötigt. Diese werden in unterschiedlichen Bauformen angeboten; das grundlegende Funktionsprinzip ist jedoch immer dasselbe: Ein Halbleiter – meist handelt es sich um Silizium in kristalliner Form – fungiert als Herzstück der Solarzelle. Durch den Kontakt mit Licht, ändert das Silizium seine Eigenschaften und wird zum elektrischen Leiter. Wenn nun – positiv geladene - Photonen aus dem Sonnenlicht auf die Oberfläche der Solarzelle treffen, werden – negative geladene - Elektronen aus dem Siliziummaterial freigesetzt und geraten in Bewegung. Es entsteht ein elektrischer Stromkreislauf. Werden mehrere Solarzellen miteinander verbunden, so addiert sich die erzeugte Spannung und es fließt entsprechend mehr Strom. In Photovoltaik-Anlagen kommen daher keine einzelnen Solarzellen, sondern größere Solarmodule zum Einsatz, bei denen eine Vielzahl von Zellen in einem Rahmen montiert und zu einem Panel zusammengeschaltet werden. Die Oberfläche der Solarzellen ist mit einer dünnen Schicht aus Antireflexions-Material bedeckt, um den Wirkungsgrad der Zellen zu verbessern.

Solarmodule – Die wichtigsten Typen

Es gibt verschiedene Arten von Solarmodulen, darunter polykristalline, mono-kristalline und amorph-siliziumbasierte Panels. Letztere stellen bislang eher eine Nischentechnologie dar. Zwar sind sie günstig in der Produktion, da bei diesem Typus Solarmodul nur dünne Schichten von amorphem Silizium oder anderem Material auf einen Träger aufgedampft werden, was die Kosten und den Energieaufwand gegenüber kristallinen Modulen reduziert. Der Wirkungsgrad ist allerdings ebenfalls deutlich geringer, weshalb sich eine industrielle Produktion (noch) nicht wirklich lohnt.

Die Silizium-Kristalle für alle heute gängigen Formen von Solarpaneelen werden künstlich gezüchtet. Ihre gewünschte Größe hat erheblichen Einfluss auf den Herstellungsaufwand und die Kosten für das Solarmodul. Lange Zeit dominierten sog. polykristalline Modelle den Markt, bei denen zahlreiche kleinere Kristalle in einer Solarzelle genutzt werden. Diese klassischen Solarmodule, äußerlich erkennbar an ihrer charakteristischen leuchtend blauen Färbung, sind heute seit Jahrzehnten bewährt, mittlerweile relativ günstig in der Herstellung und technisch ausgereift. An den Übergängen zwischen den einzelnen Kristallen treten jedoch Verluste auf, weswegen es grundsätzlich vorteilhaft ist, statt vieler kleiner lieber einen einzigen großen Kristall einzusetzen. Solche monokristallinen Solarzellen unterscheiden sich optisch durch ihre dunklere, mitunter fast schwarz erscheinende Oberfläche. Sie weisen einen höheren Wirkungsgrad auf, sind aber eben deutlich teurer, da die Herstellung mehr Aufwand erfordert. Dennoch sind monokristalline Solarpaneele aufgrund ihrer höheren Effizienz und längerer Lebensdauer mittlerweile ebenfalls sehr beliebt.

Mono-kristalline Solarpanels haben den Vorteil, dass sie aufgrund ihres Aufbaus effektiver arbeiten als polykristalline Module. Das liegt daran, dass die großen Kristalle in mono-kristallinen Modulen eine höhere Reinheit aufweisen und somit besser auf das eintreffende Sonnenlicht reagieren können. Aufgrund dieser höheren Effizienz können monokristalline Solarpanels mehr Strom erzeugen als polykristalline Module, was sie ideal für die Verwendung in kleineren Solaranlagen, wie z. B. in Balkonkraftwerken macht. Auch bei schwachen Lichtverhältnissen schneiden monokristalline Solarmodule insgesamt besser ab.