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Mit Photovoltaik eigenen Strom erzeugen Was ist Photovoltaik? Photovoltaik bzw. Solarenergie ist einer der größten Energie-Trends unserer Zeit, die eine zentrale Rolle in der Energiewende spielt. Das Prinzip ist einfach: Sonnenlicht ist überall auf der Welt kostenlos verfügbar und lässt sich mithilfe moderner Technologien effektiv in elektrische Energie umwandeln. Der Begriff Photovoltaik beschreibt die direkte Umwandlung von Sonnenlicht bzw. Lichtenergie durch den photoelektrischen Effekt in elektrischen Strom (Solarenergie). Bereits 1839 entdeckte der Physiker Alexandre Edmond Becquerel, dass diese Umwandlung möglich ist und wies damit den photoelektrischen Effekt nach. Alle modernen Photovoltaikanlagen, die heute für die Stromgewinnung in Privathäusern, Gewerbebetrieben und in Solarparks im Einsatz sind, funktionieren nach diesem Prinzip. Wie funktioniert Photovoltaik? Damit das photovoltaische Prinzip funktioniert, benötigt man einen festen Verbundstoff. Bei einer Solaranlage sind das die Halbleiterschichten aus Silizium und eine Photonenquelle, d. h. Sonnenlicht. Trifft Licht auf den Festkörper, geben die Photonen ihre Energie an ihn ab, dadurch kommen die Elektronen im Festkörper in Bewegung und es entsteht elektrische Spannung. Zentral für die Umwandlung von Licht in elektrische Energie sind die Solarzellen. Moderne Solarzellen setzen sich aus zwei Silizium-Halbleiter-Schichten zusammen, die durch eine Übergangsschicht voneinander getrennt sind. Die obere Halbleiterschicht ist negativ geladen (n-dotiert) und die untere positiv (p-dotiert). Treffen die Photonen aus der Sonnenstrahlung auf die Halbleiterschicht, lösen sich die Elektronen aus dem Halbleiter und beginnen sich zu bewegen. Die negativ geladenen Elektronen gelangen zur Oberseite der n-dotierten Schicht. Dabei hinterlassen sie positiv geladene Löcher zurück, die sich zur Unterseite der p-dotierten Schicht bewegen. Durch diese Bewegung entsteht in der Übergangsschicht zwischen den Halbleitern eine elektrische Spannung. Diese wird über Metallschichten abgeleitet und von einem Wechselrichter in Haushaltsstrom mit 230 Volt umgewandelt. Um den selbst erzeugten Strom im Haushalt nutzen zu können, bedarf es einer vollständigen Photovoltaikanlage, die aus mehreren, aufeinander abgestimmten Komponenten besteht. Mithilfe der Umwandlung kann der Wechselstrom zum Beispiel vom eigenen Dach direkt genutzt werden. Auf diese Weise wird der eigene Strombedarf gedeckt. Der Nutzungsgrad des selbst erzeugten Stroms für den Eigenbedarf liegt in der Regel zwischen 25 % und 35 %. Er hängt allerdings u. a. von der Jahreszeit, Sonneneinstrahlung, Verschattung, Dachausrichtung, Anlagengröße, Planung und insbesondere von der technischen Expertise des Planers sowie Elektrikers ab.

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