Wie funktionieren PV-Module?

Photovoltaik (PV)-Module wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um. Die Funktionsweise basiert auf dem photovoltaischen Effekt, der in Halbleitermaterialien wie Silizium auftritt. Hier sind die grundlegenden Schritte:

1. **Lichtabsorption**: PV-Module bestehen aus mehreren Solarzellen, die aus Halbleitermaterialien gefertigt sind. Wenn Sonnenlicht auf die Zellen trifft, wird ein Teil der Photonen von den Halbleitermaterialien absorbiert.

2. **Erzeugung von Elektronen**: Durch die Absorption der Photonen werden Elektronen aus ihren Atomen herausgelöst. Dies erzeugt freie Elektronen und „Löcher“ (fehlende Elektronen) im Halbleitermaterial.

3. **Erzeugung eines elektrischen Feldes**: In den Solarzellen sind zwei Schichten von Halbleitermaterialien vorhanden – eine p-dotierte (mit „Löchern“) und eine n-dotierte (mit überschüssigen Elektronen). An der Grenzfläche dieser beiden Schichten entsteht ein elektrisches Feld, das die freien Elektronen in eine Richtung und die Löcher in die entgegengesetzte Richtung bewegt.

4. **Stromfluss**: Die Bewegung der Elektronen erzeugt einen elektrischen Strom. Dieser Strom kann dann durch einen externen Stromkreis geleitet werden, um elektrische Energie zu liefern.

5. **Umwandlung in Wechselstrom**: Da die erzeugte Energie in der Regel Gleichstrom (DC) ist, wird sie oft durch einen Wechselrichter in Wechselstrom (AC) umgewandelt, um ihn für Haushalte und das Stromnetz nutzbar zu machen.

PV-Module sind somit eine effiziente Möglichkeit, Sonnenenergie in nutzbare elektrische Energie umzuwandeln.