Solarmodule sind das Herzstück jeder Photovoltaikanlage – doch wie genau funktioniert eigentlich ein Solarmodul? Die Antwort liegt in der cleveren Nutzung von Sonnenlicht und Halbleitertechnik.
Vom Sonnenstrahl zum Stromfluss
Ein Solarmodul besteht aus vielen einzelnen Solarzellen, die gemeinsam Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandeln. Der Schlüssel liegt im Halbleitermaterial Silizium, das in der Solarindustrie am häufigsten verwendet wird. Dieses Material besitzt eine besondere Eigenschaft: Es kann durch gezielte Dotierung – also die Zugabe von Fremdatomen – leitfähig gemacht werden.
In jeder Solarzelle befinden sich zwei unterschiedlich dotierte Schichten:
- Die n-Schicht (negativ) ist mit Elektronen angereichert.
- Die p-Schicht (positiv) hat einen Elektronenmangel.
Zwischen diesen beiden Schichten entsteht eine elektrische Sperrschicht, auch Raumladungszone genannt. In diesem Bereich baut sich ein elektrisches Feld auf – die Voraussetzung für die Stromerzeugung.
So entsteht Strom
Wenn Sonnenlicht auf das Solarmodul trifft, durchdringen die Photonen (Lichtteilchen) die obere Schicht der Solarzelle. In der Raumladungszone stoßen sie auf Elektronen, geben Energie ab und lösen diese aus ihrer Bindung. Das nun freie Elektron wird durch das elektrische Feld zur Oberseite der Zelle geleitet – zur sogenannten n-Schicht mit Metallkontakt.
Wird nun ein elektrischer Verbraucher angeschlossen, entsteht ein geschlossener Stromkreis:
Die Elektronen fließen vom Solarmodul durch das Gerät (z. B. eine Lampe) und kehren über den Rückseitenkontakt in die Solarzelle zurück. So entsteht Gleichstrom, der durch einen Wechselrichter in haushaltsüblichen Wechselstrom umgewandelt wird.
Fazit
Solarmodule machen sich physikalische Prinzipien auf beeindruckend einfache Weise zunutze: Sie wandeln Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um – emissionsfrei, lautlos und nachhaltig. Eine einzelne Solarzelle erzeugt nur eine geringe Spannung, doch in Serie geschaltet ergeben sie ein leistungsstarkes Solarmodul für die Energiegewinnung der Zukunft.