Aus Licht wird Strom
Photovoltaikanlagen, die man immer häufiger z.B. auf Hausdächern sieht, nutzen mit dem photovoltaischen Effekt eine der umweltschonendsten Formen der Gewinnung elektrischer Energie. „Photovoltaik“ steht für die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie.
Die dahinterstehende Technik ist eigentlich ganz einfach: Strom aus Sonnenlicht kann von Solarzellen erzeugt werden, deren Hauptbestandteil ein Halbleiter, in der Regel Silizium, ist. Ein Halbleiter ist ein Material, dass weder den Isolatoren noch den Leitern zugeordnet werden kann und dessen elektrische Eigenschaften durch die Beimengung von Fremdstoffen (Dotierung) gravierend beeinflusst werden kann. Die Solarzelle besteht aus zwei aneinander grenzenden und mit separaten Metallkontakten versehenen Halbleiterschichten, die jeweils so dotiert wurden, dass eine so genannte „n“ Schicht (n = negativ) mit einem Elektronenüberschuss und eine darunter liegende „p“ Schicht (p = positiv) mit einem Elektronenmangel entsteht. Dem Konzentrationsgefälle folgend fließen deshalb Elektronen vom n- in das p-Gebiet, so dass sich im Inneren dieser Halbleiterstruktur einelektrisches Feld ausbildet, die so genannte „Raumladungszone“.
Der photovoltaische Effekt
Bei einer Solarzelle ist die obere n-Schicht so dünn, dass die Photonen des einfallenden Sonnenlichts sie durchdringen können und erst in der Raumladungszone ihre Energie an ein Elektron abgeben. Das so angeregte Elektron ist beweglich, folgt dem inneren elektrischen Feld und gelangt so aus der Raumladungszone heraus zu den Metallkontakten der n-Schicht.
Beim Anschluss eines Verbrauchers wird der Stromkreis geschlossen: Die Elektronen fließen über den Verbraucher zum Rückseitenkontakt der Solarzelle und schließlich zur Raumladungszone zurück. Diesen Effekt nennt man „Photovoltaik“ (zusammengesetzt aus dem griechischen Wort für Licht „phos“ und dem Namen des Physikers Alessandro Volta). Der von den Solarzellen produzierte Gleichstrom wird von einem Wechselrichter, dem „Herz“ Ihrer Anlage, in Wechselstrom umgewandelt. Netzgekoppelte Anlagen… …sind in Deutschland häufiger anzutreffen. Sie sind mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden und speisen den gewonnenen Strom dort ein. Die gewonnene elektrische Energie wird also nicht gespeichert, sondern zu lukrativen Vergütungssätzen an den örtlichen Stromversorger verkauft. Dieser nutzt „Ihren“ Strom zur Deckung des allgemeinen Bedarfs – und Sie werden weiterhin durch das öffentliche Netz mit Strom versorgt.