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So funktioniert eine Solaranlage – Wissenswertes

Gepostet in Technik

Zahlreiche Verbraucher entscheiden sich mittlerweile für eine Photovoltaikanlage auf dem eigenen Dach. Die eigenverantwortliche Stromerzeugung garantiert eine größere Unabhängigkeit von den Energiekonzernen und schützt vor dem stetig ansteigenden Strompreis. Doch wie wird aus der Sonnenenergie überhaupt elektrischer Strom?





Siliziumzellen, die Basis für den Photoeffekt

Mit Hilfe der Solartechnik wird Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umgewandelt. Das bedeutet, es muss nicht erst Dampf oder Gas erzeugt werden, welches dann Turbinen und Generatoren antreibt. Solaranlagen machen sich den sogenannten Photoeffekt zunutze. Dieser entsteht in Halbleitern wie Silizium. Aus Siliziumzellen bestehen auch Photovoltaikanlagen. Diese Zellen wiederum werden in vier verschiedene Schichten unterteilt, von denen zwei aus dem Halbleitermaterial bestehen. Die erste Siliziumschicht ist negativ, man spricht auch von n-dotiert. Darauf folgt eine Grenzschicht, anschließend eine weitere Schicht Silizium, welches diesmal positiv oder p-dotiert ist. Unter dieser Schicht liegt eine positiv geladene Elektrode. Die Ladung der Siliziumschichten wird durch die Einbringung von Fremdatomen, zum Beispiel Phosphor, erzeugt.

Aus Sonnenlicht wird Strom

Fällt Sonnenlicht auf die Solarzellen, baut sich im Halbleiter eine elektrische Spannung auf. Das funktioniert folgendermaßen: Durch den Lichteinfall trennen sich negativ geladene Elektronen von ihren Atomen. Dort, wo sich die negativen Teilchen vorher befanden, entstehen positiv geladene Lücken. Elektronen wie auch die positiv geladenen “Löcher” sind im Halbleitermaterial frei beweglich. Das Prinzip der Solarzelle beruht nun darauf, dass beide Ladungen schnell voneinander getrennt werden. Elektronen fließen in Richtung der n-dotierten Schicht, die positiv geladenen Teilchen in Richtung der p-dotierten Schicht. Beide Ladungsteilchen werden zu Kontakten geleitet, die auf beiden Seiten der Solarzelle angebracht sind. Durch die Ladungstrennung entsteht elektrischer Strom, der über die Kontakte zum Verbraucher geleitet werden kann. Zuvor wird der entstandene Gleichstrom noch durch einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt.

Effiziente Art der Energieerzeugung

Durch den physikalischen Photoeffekt ist es möglich, mit einer Solaranlage direkt aus Sonnenlicht Strom zu erzeugen. Der Vorteil dieser Variante: Es geht wenig Energie als Wärme verloren. Silizium ist ein effektives Halbleitermaterial, mit dem sich der physikalische Effekt zuverlässig erzeugen lässt.

Web-Tipp: Weitere Informationen zu dem Funktionsprinzip einer Solarzelle und Solarenergie finden Sie unter anderem auf den Internetseiten von Thomas Lloyd.

Bild:Michel Angelo – Fotolia
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