Die Technologie der Photovoltaik ist faszinierend und bildet das Herzstück jeder PV-Anlage. Der Schlüssel zur Stromerzeugung liegt in den Solarzellen, die aus Silizium bestehen, einem besonderen Halbleitermaterial mit photovoltaischen Eigenschaften. Doch wie gelingt es den Solarzellen, Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom umzuwandeln?

Die Antwort liegt in der raffinierten Konstruktion der Solarzellen. Jede Solarzelle besitzt zwei unterschiedlich dotierte Schichten: eine n-dotierte Schicht und eine p-dotierte Schicht. Die obere Schicht besteht aus Silizium und Phosphor. Während Silizium normalerweise vier Elektronen in seiner äußeren Schale hat, bringt Phosphor ein zusätzliches fünftes Elektron mit sich. Dieses überschüssige Elektron wird frei und befindet sich ungebunden in der Schicht.

Auf der anderen Seite wird die untere Schicht der Solarzelle durch das Hinzufügen von Bor als p-dotierte Schicht behandelt. Bor hat nur drei Elektronen, also eines weniger als Silizium. Die Kombination von Bor und Silizium führt dazu, dass in dieser Schicht ein sogenanntes “Loch” entsteht – ein freier Elektronenplatz. Durch diese Struktur entsteht eine mittlere Grenzschicht, in der Boratome mit genau vier Elektronen vorliegen und nicht mehr frei beweglich sind.

Durch diese ausgeklügelte Anordnung entstehen zwei elektrische Pole – ähnlich wie bei einer Steckdose. Die obere Schicht der Solarzelle wird positiv geladen, da die Elektronen dorthin wandern, während die untere Schicht negativ geladen wird, weil sie Elektronen aufnimmt. Wenn nun Sonnenlicht auf die Solarzellen trifft, werden die Elektronen von den Boratomen abgelöst und in die obere Schicht bewegt. Dieser Prozess passiert in allen Solarzellen des Moduls, sobald Sonnenlicht auf sie trifft.

Durch dieses faszinierende Zusammenspiel von Dotierung und Photonenabsorption wird in den Solarzellen elektrische Energie erzeugt. Diese entstandene elektrische Energie kann dann weiter in den Wechselrichter geleitet werden, der den erzeugten Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umwandelt. Auf diese Weise wird das Fundament gelegt, um Sonnenlicht in umweltfreundlichen, erneuerbaren Strom umzuwandeln, der für den Eigenverbrauch im Haushalt genutzt oder ins Stromnetz eingespeist werden kann.

Die Solarzellen sind somit das Herzstück jeder Photovoltaikanlage und bilden die Grundlage für die nachhaltige Energiegewinnung aus Sonnenlicht. Dank ihrer einzigartigen Funktionsweise tragen Solarzellen maßgeblich dazu bei, dass immer mehr Haushalte und Unternehmen auf erneuerbare Energien setzen und einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten können.