Wie funktioniert ein Solarmodul?

Ein Solarmodul besteht aus mehreren Solarzellen, die Sonnenlicht in Strom umwandeln können. Als Hauptbestandteil der Solarzellen dient ein Halbleitermaterial, in der Regel Silizium. Halbleiter sind Materialien, die weder den Isolatoren noch den Leitern zugeordnet werden können und deren elektrische Eigenschaften sich durch die Beimengung von Fremdstoffen (Dotierung) gravierend beeinflussen lassen. Die Solarzelle besteht aus zwei aneinandergrenzenden und mit separaten Metallkontakten versehenen Halbleiterschichten. Diese wurden jeweils so dotiert, dass eine sogenannte n-Schicht (n = negativ) mit einem Elektronenüberschuss und eine darunter liegende p-Schicht (p = positiv) mit einem Elektronenmangel entsteht. Dem Konzentrationsgefälle folgend fließen deshalb Elektronen vom n- in das p-Gebiet, sodass sich im Inneren dieser Halbleiterstruktur ein elektrisches Feld ausbildet, die sogenannte Raumladungszone.

Bei einer Solarzelle ist die obere n-Schicht so dünn, dass die Photonen des einfallenden Sonnenlichts sie durchdringen können und erst in der Raumladungszone ihre Energie an ein Elektron abgeben. Das so angeregte Elektron ist beweglich, folgt dem inneren elektrischen Feld und gelangt so aus der Raumladungszone heraus zu den Metallkontakten der n-Schicht. Beim Anschluss eines Verbrauchers wird der Stromkreis geschlossen: Die Elektronen fließen über den Verbraucher zum Rückseitenkontakt der Solarzelle und schließlich zur Raumladungszone zurück.