Eine Solaranlage wandelt Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um. Dies geschieht durch den Einsatz von Solarmodulen, die aus vielen einzelnen Solarzellen bestehen. Jede Solarzelle wiederum besteht aus Schichten von Halbleitermaterial, typischerweise Silizium, das mit bestimmten Elementen dotiert ist, um ein elektrisches Feld zu erzeugen.
Wenn Sonnenlicht auf eine Solarzelle trifft, werden Photonen (Lichtpartikel) absorbiert und ihre Energie wird dazu verwendet, Elektronen aus ihren Atomen zu lösen. Durch das elektrische Feld in der Solarzelle werden diese freien Elektronen in eine Richtung gelenkt, wodurch ein elektrischer Strom entsteht. Dieser Prozess wird als photovoltaischer Effekt bezeichnet.
Die erzeugte Gleichspannung ist relativ gering, aber durch die Verbindung vieler Solarzellen in einem Solarmodul und mehrerer Module in einem Solarsystem kann eine nützliche Spannung und Leistung erreicht werden. Die so erzeugte Gleichspannung wird dann typischerweise durch einen Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt, die für Haushaltsgeräte oder zur Einspeisung ins öffentliche Stromnetz geeignet ist.
Eine typische Solaranlage besteht aus mehreren Komponenten:
- Solarmodule: Diese bilden das Herzstück der Anlage und sind verantwortlich für die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie.
- Wechselrichter: Er wandelt den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um, der dann entweder direkt genutzt oder ins Stromnetz eingespeist werden kann.
- Montagesystem: Hiermit werden die Solarmodule auf Dächern oder am Boden installiert.
- Verkabelung und elektrische Komponenten: Dazu gehören Kabel, Schalter und Sicherungen, die für den sicheren Betrieb der Anlage sorgen.
- Mess- und Überwachungssysteme: Diese dienen der Überwachung der Leistung der Solaranlage.
Der Wirkungsgrad einer Solaranlage, also das Verhältnis der eingestrahlten Sonnenenergie zur erzeugten elektrischen Energie, hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter Material und Bauweise der Solarzellen, Ausrichtung und Neigung der Solarmodule sowie lokale Wetterbedingungen.
Solaranlagen bieten eine umweltfreundliche Möglichkeit zur Energiegewinnung, da bei der Stromerzeugung keine Treibhausgase freigesetzt werden. Sie tragen damit zur Reduktion der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und zur Verringerung der Umweltverschmutzung bei. Aufgrund sinkender Preise für die Technologie und steigender Effizienz der Komponenten haben Solaranlagen in den letzten Jahren weltweit an Popularität gewonnen.