Wie funktionieren Solarmodule?
Wie Solarpanels in 4 Schritten Strom erzeugen (einfache Erklärung für Laien)
Solarpanels sind so beliebt wie nie zuvor. Nicht zuletzt durch die steigenden Energiepreise und dem Wunsch nach grüner, nachhaltiger Energie entscheiden sich immer mehr Verbraucher für Solarstrom. Dementsprechend steigt auch das Interesse an der Funktionalität.
Wie funktionieren Solarmodule? Wie machen sich Solarzellen den Photoeffekt zunutze und welche Solarpanels eignen sich am besten, um unterwegs kostenlosen, grünen Strom zu produzieren? Wir erklären in einfachen Worten, wie aus Licht Strom erzeugt wird.
1. Licht trifft auf die Solarzellen
Oberflächlich ist das Prinzip bekannt: Licht trifft auf die Solarzellen, wodurch das Solarpanel Strom erzeugen kann. Damit wir einen besseren Eindruck erhalten, müssen wir zunächst einen Blick auf die Struktur von Solarpanels werfen.
Eine Silizium-Solarzelle besteht aus drei Schichten:
- n-dotierte Schicht: Die n-dotierte Schicht enthält Phosphor-Elemente und wird hierdurch negativ.
- p-dotierte Schicht: Die p-dotierte Schicht enthält Bor-Elemente und wird hierdurch positiv.
- Grenzschicht: Freigesetzte Ladungen können die Grenzschicht nur mit Sonnenlicht passieren. Somit entsteht ein elektrisches Feld, der sogenannte p-n-Übergang.
Ein Solarpanel besteht im Schnitt aus 60 Solarzellen, die mithilfe des Photoeffekts Licht in Strom umwandeln. Die folgende Abbildung veranschaulicht den Aufbau einer Solarzelle.
2. Der Photoeffekt setzt ein
Wie wird elektrische Energie erzeugt? Nachdem das Licht (bzw. Photonen) auf die äussere Metallschicht trifft, setzt der Photoeffekt ein, wobei Elektronen aus dem Material herausgelöst werden.
Hierbei findet eine Wechselwirkung zwischen dem Sonnenlicht und dem dotierten Silizium statt. Silizium ist ein chemisches Element, das als Halbleiter fungiert. Die Lichtfrequenz ist wichtig, um ausreichend Energie zu erzeugen.
Die Bor-Elektronen wandern anschliessend durch die Grenzschicht. Somit sammeln sich auf einer Seite negativ geladene Elektronen, während die andere Seite nur noch positiv geladene Protonen enthält. Die entstandene Struktur ähnelt somit einer Batterie, wodurch Strom fliesst. Dieser wird durch Metallkontakte an beiden Seiten abgeführt.
Die folgende Abbildung veranschaulicht die Wanderung der Elektronen und Protonen.
3. Der elektrische Stromkreis entsteht
Damit der Strom genutzt werden kann, ist es notwendig, Metallkontakte auf beiden Seiten anzubringen und diese mit einem Kabel zu verbinden. Die Ladungen werden auf der Oberseite durch die Metallschichten geleitet.
Bei diesen Kontakten handelt es sich auf der Rückseite um eine ganzheitliche Kontaktschicht. Die Vorderseite besteht dagegen aus einem dünnen Gitter, damit die Kontaktschicht nicht das Licht blockiert. Somit entsteht ein elektrischer Stromkreis, der dadurch geschlossen wird, dass die Elektronen zurückwandern.
Im nächsten Schritt geht es darum, sich den Strom zunutze zu machen, indem er zur Batterie oder ins Stromnetz geleitet wird. Hierbei lassen sich Off-Grid- und On-Grid-Systeme unterscheiden.
4. Der Strom wird genutzt
Solarpanels können Strom erzeugen, jedoch nicht speichern. Um den Strom zu nutzen, lassen sich 2 Systeme unterschieden: Off-Grid- und On-Grid-Systeme.
On-Grid-Systeme sind mit dem örtlichen Stromnetz verbunden. Das bedeutet, dass der Strom in das Stromnetz eingespeist wird, wodurch Haushalte Geld verdienen oder zumindest die Stromrechnung senken können.
Darüber hinaus können die Systeme auch mit einer Batterie verbunden werden. Da Solarpanels den elektrischen Strom nicht speichern können, sind Batterien eine ideale Möglichkeit, um den Strom zur späteren Nutzung zu speichern.
Während On-Grid-Systeme theoretisch auch ohne Batterie auskommen können, werden Off-Grid-Systeme nur mit einer Batterie genutzt, nicht aber mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden.
Auf der Suche nach einem Solarpanel? Diese Optionen stehen Ihnen zur Verfügung
Neben stationären Solarpanels, die fest am Dach fixiert werden, gibt es heutzutage auch tragbare Solarpanels, die mehr Flexibilität und Anwendungsmöglichkeiten bieten, beispielsweise fürs Camping oder auf dem Wohnwagen. Im Folgenden werden 3 beliebte tragbare Solarpanel-Typen vorgestellt, die sich für viele unterschiedliche Anwendungen eignen.
EcoFlow 100 W flexibles Solarpanel
Ein flexibles Solarpanel ist besonders anpassungsfähig und lässt sich daher ideal auf unebenen Flächen anbringen. Flexible Solarpanels sind besonders leicht und lassen sich bequem und einfach transportieren. Das EcoFlow 100 W flexible Solarpanel ist mit der Schutzart IP68 ausgestattet, wodurch es bei jedem Wetter eingesetzt werden kann. Darüber hinaus ist das Solarpanel staubdicht und kann selbst Schmutz und Wasserstrahlen mit niedrigem Druck standhalten.
Flexible Solarpanels eignen sich besonders für Wohnmobile, Autodächer und Boote. Die Zielgruppe sind somit mobile Urlauber, die nach Stromquellen suchen, um die Bordbatterie zu entlasten.
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EcoFlow 400 W faltbares Solarpanel
Das faltbare Solarpanel von EcoFlow bietet eine aussergewöhnlich hohe Leistung von 400 Watt, was es zu einem der leistungsstärksten Solarmodule in dieser Kategorie macht. Mit einem Gewicht von nur 12,5 kg und integriertem Schultergurt bietet das Solarpanel die perfekte Balance zwischen hoher Leistung und Tragbarkeit. Mit der Schutzart IP68 kann das Panel bei jedem Wetter eingesetzt werden.
Hierdurch eignet sich das Solarpanel vornehmlich für Outdoor-Abenteurer, die auch abseits des Stromnetzes nicht auf elektronische Geräte verzichten möchten. Das Solarpanel kann überall aufgestellt werden, ob Campingplatz, in freier Natur oder auch auf dem heimischen Balkon und Garten.
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EcoFlow gerahmtes Solarpanel
Beim letzten Solarpanel in unserer Liste handelt es sich um ein gerahmtes Solarpanel. Gerahmte Solarpanels sind überaus robust und wetterbeständig. Das 400W starre Solarpanel von der Marke EcoFlow besticht durch einen hohen Wirkungsgrad von über 23 %, was dem Goldstandard von mobilen Solarpanels entspricht. Mit einer Leistung von 400 Watt lassen sich eine grosse Anzahl an Geräten, wie Kühlschränke, Mikrowellen, Waschmaschinen und Lampen betreiben.
Somit lassen sich gerahmte Solarpanels für verschiedene Verwendungszwecke einsetzen und sind ideal für Wohnmobile, Gartenhäuser oder Balkone geeignet. Die robuste Bauweise und die Schutzart IP68 garantieren Langlebigkeit bei fast allen Wetterbedingungen.
