Der Photoeffekt: Wie wird Licht in Strom umgewandelt?
Der Photoeffekt ist das grundlegende physikalische Prinzip, auf dem die Photovoltaik basiert. Er wurde erstmals 1887 von Heinrich Hertz entdeckt und später von Albert Einstein weiter erforscht, der dafür 1921 den Nobelpreis für Physik erhielt.
Der Photoeffekt beschreibt das Phänomen, dass Licht, wenn es auf bestimmte Materialien trifft, Elektronen freisetzen kann. Diese Elektronen können dann durch ein elektrisches Feld zu einem Stromfluss gebracht werden. In Photovoltaikzellen wird dieses Prinzip genutzt, um Sonnenlicht in elektrischen Strom umzuwandeln.
Von der Zelle zum Modul: Wie sind Photovoltaikanlagen aufgebaut?
Eine Photovoltaikanlage besteht aus mehreren Komponenten, die zusammenarbeiten, um Sonnenlicht in Strom umzuwandeln. Die wichtigsten Komponenten sind die Solarzellen, die Solarmodule und der Wechselrichter.
- Solarzellen: Eine Solarzelle ist das Herzstück einer Photovoltaikanlage. Sie besteht aus einem Halbleitermaterial, meist Silizium, das den Photoeffekt nutzt, um Sonnenlicht in elektrischen Strom umzuwandeln.
- Solarmodule: Ein Solarmodul besteht aus mehreren Solarzellen, die elektrisch miteinander verbunden sind. Die Module sind in einem stabilen Rahmen eingebettet und mit einer Glasplatte abgedeckt, um sie vor Witterungseinflüssen zu schützen.
- Wechselrichter: Der von den Solarmodulen erzeugte Strom ist Gleichstrom. Da die meisten elektrischen Geräte und das Stromnetz jedoch mit Wechselstrom arbeiten, wird ein Wechselrichter benötigt, der den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt.
Stromerzeugung: Wie wird aus Sonnenlicht elektrischer Strom?
Der Prozess der Stromerzeugung in einer Photovoltaikanlage beginnt mit der Einstrahlung von Sonnenlicht auf die Solarzellen. Wenn das Licht auf die Zellen trifft, werden durch den Photoeffekt Elektronen freigesetzt. Diese Elektronen werden durch das elektrische Feld in der Zelle zu einem Stromfluss gebracht.
Dieser Strom fließt dann durch die Verbindungen zwischen den Zellen zu den Sammelschienen des Solarmoduls und von dort aus weiter zum Wechselrichter. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um, der dann entweder direkt genutzt, in einem Speicher gespeichert oder ins Stromnetz eingespeist werden kann.