Spannung ist in der Photovoltaik ein zentraler Begriff, der die treibende Kraft für den elektrischen Stromfluss in einer Solarzelle beschreibt. Sie entsteht durch die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie in den Halbleiterschichten der Solarzelle.

Funktionsweise

Wenn Sonnenlicht auf eine Solarzelle trifft, werden Elektronen in den Halbleiterschichten angeregt und können sich frei bewegen. Dieser Vorgang erzeugt eine elektrische Spannung zwischen den beiden Polen der Zelle: dem positiven p-Typ und dem negativen n-Typ. Die Höhe dieser Spannung wird als Leerlaufspannung bezeichnet und ist abhängig von verschiedenen Faktoren wie der Beleuchtungsstärke, der Temperatur und den Materialeigenschaften der Solarzelle.

Bedeutung in der Photovoltaik

• Stromerzeugung: Die Spannung ist die Voraussetzung für den Stromfluss in einem elektrischen Kreislauf. Je höher die Spannung, desto größer ist die potenzielle elektrische Leistung, die eine Solarzelle liefern kann.
• Module und Anlagen: Solarmodule bestehen aus mehreren in Reihe geschalteten Solarzellen. Durch diese Reihenschaltung addieren sich die einzelnen Zellspannungen, um die Gesamtspannung des Moduls zu erhöhen. Die Gesamtspannung einer Photovoltaikanlage ergibt sich wiederum aus der Anzahl der parallel und in Reihe geschalteten Module.
• Anpassung an Verbraucher: Die Spannung einer Solaranlage muss an die Anforderungen der angeschlossenen Verbraucher angepasst werden. Dafür werden Wechselrichter eingesetzt, die den erzeugten Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom umwandeln und die Spannung auf den gewünschten Wert regeln.
• Verlustspannungen: Bei der Übertragung von elektrischem Strom in Leitungen treten aufgrund des elektrischen Widerstands der Leitungen Spannungsverluste auf. Diese Verluste sind in der Photovoltaik zu berücksichtigen, um eine effiziente Nutzung der erzeugten Energie zu gewährleisten.

Relevante Stichworte: Solarzelle, Halbleiter, p-n-Übergang, Leerlaufspannung, Kurzschlussstrom, Modul, Wechselrichter, Gleichstrom, Wechselstrom