Photovoltaikanlagen bestehen aus Solarzellen. Oder sind es doch eher Solarmodule? Mit diesem Artikel möchten wir etwas Licht ins Dunkle bringen. Um dir damit auch ein Stück weit die Entscheidung zu erleichtern, einen Elektriker mit der Installation einer Solaranlage bei dir zu Hause zu beauftragen.
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Woraus besteht eine Photovoltaikanlage?
Photovoltaikanlagen bestehen aus Solarmodulen. Diese setzen sich wiederum aus mehreren Solarzellen zusammen. Dies ist notwendig, da eine einzelne Solarzelle allein nicht die erforderliche Menge an Energie erzeugen könnte, die ein Einfamilienhaus pro Jahr verbraucht.
Der Aufbau der Solarzellen
Bei den Solarzellen handelt es sich um Halbleiterdioden, die in Reihe geschaltet sind. Eine Diode ist wiederum ein elektronisches Bauteil. Die Besonderheit ist, dass der Stromfluss nur in eine Richtung möglich ist.
In der Regel werden für Solarzellen Silizium-Halbleiter verwendet. Diese werden aus Quarzsand gewonnen. Diese werden erst durch die Zufuhr von Energie, bei Solarzellen ist es das Sonnenlicht leitfähig. Zur Verbesserung der Leitfähigkeit der Solarzellen wird dem Silizium-Halbleiter noch ein Fremdatom hinzugefügt. Um einen Elektronenfluss zu erreichen, muss jedes Modul einer Photovoltaikanlage aus zwei Siliziumschichten bestehen.
Der einen Seite wird Phosphor beigemischt. Der anderen Seite Bor. Damit entsteht auf der einen Seite ein negativ geladener Elektronenüberschuss (Phosphor). Auf der anderen ein positiver Elektronenmangel (Bor). Vereinfacht ausgedrückt passiert dann, dem Gesetz der Physik folgend, automatisch ein Ladungsausgleich zwischen den beiden Schichten der Solarzelle: Dafür wandern die überschüssigen Elektronen der „Phosphorschicht“ hin zur „Bor-Schicht“. Auf diese Weise kann innerhalb der Zelle ein elektrisches Feld entstehen.
Übrigens: Je nach Beschaffenheit des Halbleiters werden die Solarzellen bzw. Solarmodule in verschiedene Arten untergliedert.
Der Aufbau des Solarmoduls
Die Solarzellen werden anschließend zu den Solarmodulen der Photovoltaikanlage zusammengefügt. Für gewöhnlich sind das pro Paneel 60, manchmal auch 72 Stück. Diese werden mit einem feinen Draht miteinander verbunden. Der Aufbau des Solarmoduls sieht dann wie folgt aus:
- Die oberste Schicht bildet ein Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG), zum Schutz der Solarzellen vor Hagel und Verunreinigungen.
- Darunter befindet sich eine transparente Kunststoffschicht. In diese sind die Solarzellen eingebettet.
- Auf der Rückseite befindet sich eine weitere Kunststofffolie, ähnlich der Einbettungsschicht.
- Dieser folgt eine rückseitige Kaschierung aus witterungsfester Kunststoffverbundfolie (z. B. aus Polyester).
- Statt dieser kann auch eine weitere Glasscheibe verbaut sein. Derartig aufgebaute Solarmodule werden Glas-Glas-Module genannt.
Ebenfalls zum Aufbau des Solarmoduls gehören:
Die Anschlussdose mit Freilaufdiode oder Bypassdiode sowie einem Anschlussterminal. Meist befinden sich daran bereits die erforderlichen Anschlusskabel und Stecker. Auch der Aluminium-Rahmen für die Befestigung ist Teil des Moduls.
Wie wird ein Solarmodul hergestellt?
Die Produktion von Solarmodulen erfolgt überwiegend mit der aktiven Seite nach unten. Zunächst wird eine gereinigte Glasplatte vorbereitet und mit einer maßgeschneiderten EVA-Folie beklebt. Anschließend werden die Solarzellen mittels Lötbändchen zu Strängen verbunden und auf der Glasplatte mit der EVA-Folie angebracht. Querverbinder verbinden die Stränge miteinander. Danach wird alles mit einer weiteren EVA-Folie und einer Polyvinylfluoridfolie auf der Rückseite abgedeckt. Der nächste Schritt ist das Laminieren des Solarpaneels. Entweder in einem Vakuumsack bei ca. 140 °C. Oder mit ca. 10 bar Überdruck und ebenfalls 140 °C in einem Autoklaven. Die EVA-Folie bildet dabei eine klare, dreidimensional vernetzte und nicht mehr schmelzbare Kunststoffschicht. Zum Schluss werden dann noch die Kanten gesäumt und die Freilaufdioden werden an der Anschlussdose angebracht. Nun muss das Solarmodul nur noch gerahmt, vermessen und nach seinen elektrischen Eigenschaften klassifiziert werden.
Die Bedeutung des Verständnisses des Aufbaus von Solarzellen und Solarmodulen für Photovoltaikanlagen
Für ein besseres Verständnis bezüglich der Funktionsweise von Photovoltaikanlagen ist das allgemeine Wissen über den Aufbau von Solarzellen und Solarmodulen durchaus wichtig. Denn wenn du verstehst, wie Solarmodule Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln, kannst du besser verstehen, wie Photovoltaikanlagen arbeiten und welche Anforderungen sie für eine optimale Leistung erfüllen müssen. Darüber hinaus kannst du durch das Wissen über den Aufbau und die Funktionsweise von Solarmodulen sicherstellen, dass du hochwertige und langlebige Solarmodule auswählst, die zuverlässig und effizient arbeiten. Zusammen mit einem Elektriker in der Nähe kannst du dann den optimalen Ort für die Installation deiner Anlage bestimmen.
