Wie funktioniert eigentlich eine Solarzelle? Und lohnt sich das überhaupt? Diesen Fragen gehen wir in unserem Ratgeber nach und bringen Licht ins Dunkel. Auch seht ihr, wie ihr euer eigenes Smartphone mit Solarenergie aufladen könnt.

 

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 Video | Wie funktioniert eine Solarzelle?

Was ist Solarenergie?

Das Wort Solar ist ein Adjektiv und heißt soviel wie: auf die Sonne bezogen. Solarenergie ist also Energie (Strom) der aus Sonnenstrahlen gewonnen wird. Hier zu benötigt man sogenannte Solarzellen, die das Sonnenlicht in Strom umwandeln. Aber wie funktioniert das genau?

Wie funktioniert eine Solarzelle?

Im 19. Jahrhundert fand der französische Wissenschaftler Alexandre Edmond Becquerel heraus, dass Batterien unter Sonnenlicht mehr Leistung produzierten und langlebiger waren. Im Jahr 1893 wurde auf der Basis seiner Forschungen die erste Solarzelle gebaut, die mithilfe der Sonne Elektrizität erzeugte.

So funktioniert eine Solarzelle:

  1. Eine Solarzelle besteht aus einem sogenannte Halbleiter. Sie werden unter Sonneneinstrahlung leitfähig und sind für Solarzellen daher notwendig zur Stromerzeugung.
  2. Meistens wird als Halbleiter Silizium eingesetzt, das sich aus Sand gewinnen lässt. Silizium hat vier Außenelektronen.
  3. Innerhalb der Solarzelle befindet sich das Silizium zwischen zwei leitfähigen Schichten.
  4. Die Silikonschicht selbst besteht wiederum aus zwei Schichten:
    • n-dotiertes Silizium: Hier ist etwas Phosphor eingemischt, wodurch die Schicht negativ wird (freie Elektronen).
    • p-dotiertes Silizium: Hier ist etwas Bor eingemischt, die Schicht wird dadurch leicht positiv (fehlende Elektronen).
  5. Sonneneinstrahlung setzt weitere Elektronen in der oberen Schicht frei.
  6. Die freien Elektronen fließen nach oben durch die leitenden Schichten ab und durch einen sogenannten Verbraucher, wo die Energie benötigt wird (Glühbirne, PC, Stromnetz).
  7. Danach wandern die Elektronen zurück zur Schicht mit den fehlenden Elektronen, wodurch der Stromkreislauf geschlossen ist.
  8. Das obere und folgende Video veranschaulichen den Prozess noch einmal:

Lohnt sich eine Solarzelle überhaupt?

Wem der Begriff Physische Ökonomie etwa sagt, der hinterfragt, ob Solarzellen überhaupt wirtschaftlich sind (losgelöst vom Geld). Bei den ersten Energiezellen musste noch mehr Energie für deren Produktion aufgewendet werden, als die Energiezelle in ihrer Lebensdauer lieferte. Bei heutiger Technologie hat sich die Energiezelle (je nach Typ) nach ungefähr 5 Jahren amortisiert (Energiebilanz ist ab dem Zeitpunkt positiv).

Info: Laut dem Portal AS Solar erzeugt eine Solarzelle bei einer Größe von 10 x 10 cm unter vollem Sonnenlicht ungefähr 0,5 Volt an Spannung und 2,4 Ampere Strom. Sie werden zu Modulen zusammengeschlossen für mehr Leistung. Ungefähr 12 Solarzellen benötigt ihr, um ein Smartphone zu laden.

Übrigens, wenn mal der Strom ausfällt, ist eine tragbare Solarzelle für das Smartphone richtig praktisch. Vor allem im Sommer könnt ihr damit Strom sparen und selbst erzeugen. Wir empfehlen dazu diese Powerbank, damit ihr den Strom auch speichern könnt.

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Robert Schanze
Robert Schanze, GIGA-Experte für Windows, Android, Linux und Software.

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