Solarzellen – die wichtigsten Eigenschaften und wie sie funktionieren

Photovoltaikanlagen bestehen aus mehreren einzelnen Solarmodulen, die sich wiederum aus vielen Solarzellen zusammensetzen. Somit sind Solarzellen die kleinste Einheit einer Photovoltaikanlage. Sie wandeln Sonnenlicht in elektrische Energie um und sind damit ausschlaggebend für die Gesamtleistung einer PV-Anlage. Wie Solarzellen funktionieren, welche Wirkungsgrade sie haben und welche verschiedenen Arten es gibt.

Sie spielen mit dem Gedanken, sich eine Photovoltaikanlage anzuschaffen? Dann lohnt sich ein Blick hinter die Kulissen – etwa auf Solarzellen: Denn das Wissen rund um diese elektrischen Bauelemente führt zu einem besseren Verständnis Ihrer Photovoltaikanlage.

Wie funktionieren Solarzellen?

Solarzellen wandeln einstrahlendes Sonnenlicht in elektrische Energie um. Das tun sie, weil die Elektronen innerhalb der Zelle durch das Sonnenlicht angeregt werden. Diese Elektronen gehören einem sogenannten Halbleiter an. Meist handelt es sich dabei um ein oder mehrere Siliziumkristalle. Werden die Elektronen angeregt, dann bewegen sie sich und produzieren aufgrund von speziellen internen Prozessen Strom.

Welche Unterschiede gibt es bei den Solarzellen?

Es gibt monokristalline, polykristalline und nicht-kristalline Solarzellen. Sie unterscheiden sich hauptsächlich in der Bauform und im Wirkungsgrad. Aber auch das Herstellungsverfahren ist je nach Solarzelle anders.

• Monokristalline Solarzellen:

Die monokristallinen Solarzellen enthalten einen Siliziumkristall. Die Herstellung ist aufwändig: Gereinigtes Silizium wird geschmolzen und aus dieser Schmelze werden dann Kristallstäbe herausgezogen. Diese werden in Scheiben geschnitten, welche «Wafern» genannt werden. Anschliessend werden diese mit chemischen Lösungen weiterverarbeitet, um den photovoltaischen Effekt zu erhalten. Monokristalline Solarzellen erkennen Sie an der schwarzen Färbung.

• Polykristalline Solarzellen:

Wie der Name verrät, bestehen polykristalline Solarzellen aus mehreren Siliziumkristallen. Bei der Herstellung wird ebenfalls gereinigtes Silizium geschmolzen und in festen Formen gehärtet. Beim Erstarren entstehen Siliziumkristalle, die im Endprodukt optisch als blaues Kristallmuster in der Zelle erkennbar sind.

• Nicht-kristalline Solarzellen:

Bei nicht-kristallinen Solarzellen, auch amorphe Solarzellen genannt, wird ein Trägermaterial wie etwa Glas mit einer sehr dünnen Siliziumschicht bedampft.

Welche Solarzellen sind die besten? 

Die Frage nach der besten Solarzelle kann nicht pauschal beantwortet werden. Alle Solarzellen haben sowohl Vor- als auch Nachteile.

Monokristalline Solarzellen sind die Variante mit dem stärksten Wirkungsgrad von 20 bis 30 Prozent. Dafür sind sie in der Herstellung besonders aufwändig und daher hochpreisiger.

Polykristalline Solarzellen haben zwar einen geringfügig niedrigeren Wirkungsgrad von 15 bis 20 Prozent, sind aber aufgrund des einfachen Herstellungsverfahrens günstiger. Daher gelten Solarmodule mit polykristallinen Solarzellen oft als jene mit dem besten Preis-Leistungs-Verhältnis und eignen sich besonders gut für Privathäuser.

Nicht-kristalline Solarzellen haben den Vorteil, dass sie aufgrund der einfachen Herstellungsweise ebenfalls günstig sind. Sie kommen bei den flexiblen Dünnschicht-PV-Modulen zum Einsatz. Letztere eignen sich für Privathäuser jedoch weniger, da sie einen niedrigen Wirkungsgrad von fünf bis sieben Prozent haben und weniger robust sind als kristalline Solarmodule.

Neben Bauform, Wirkungsgrad oder Herstellungsverfahren unterscheiden sich Solarmodule auch im Hinblick auf ihre Robustheit. Das ist insbesondere dann wichtig, wenn die Photovoltaikanlage in einer Region mit erhöhtem Hagelrisiko installiert werden soll. Welche Module als hagelsicher gelten, erfahren Sie im Hagelregister. 

Wichtig: Solarzellen werden nicht einzeln gekauft. Sie sind der wichtigste Bestandteil von Solarmodulen, welche wiederum Teil einer gesamten Photovoltaikanlage sind.