Der Photoeffekt - Grundlage der Photovoltaik

14. April 2021
Der Photoeffekt ist die Basis der Solarstromerzeugung. Obwohl der Photoeffekt bereits im 19. Jahrhundert entdeckt wurde, konnte er erst im 20. Jahrhundert unter anderem von Albert Einstein physikalisch erklärt werden. Der Photoeffekt lässt sich durch Solarmodule ausnutzen, um elektrische Energie aus Licht zu gewinnen.
Dieser Artikel wurde von
Christian Märtel für www.Solaranlagen-Portal.com verfasst.
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Photoeffekt: Entdeckung des Effekts und seine physikalische Erklärung

Der Photoeffekt wurde 1839 von Alexander Edmond Bequerel entdeckt. Im Verlauf eines Experimentes stellte er fest, dass zwischen zwei elektrolytischen Zellen ein lichtabhängiger Stromfluss entstand. Dieser Photoeffekt wurde in den folgenden Jahrzehnten unter anderem von Heinrich Hertz und W. Hallwachs 1887 weitergehend erforscht, unter anderem über den äußeren photoelektrischen Effekt, bei dem geladene Teilchen Elektronen aus einem Material herauslösen (Hallwachs-Effekt). Weiterentwickelt wurde die Erforschung von Albert Einstein, der den Photoeffekt in seine Lichtquantentheorie einbezog.

Erst mit seiner Arbeit zum Lichtquanteneffekt 1905, für die er 1921 den Nobelpreis erhalten sollte, konnte der Photoeffekt physikalisch erklärt werden. Nach diesem Erklärungsansatz ist Licht nicht nur eine Welle, sondern besitzt auch Teilcheneigenschaften ("Welle-Teilchen-Dualismus"). Die sogenannten "Photonen" besitzen demnach eine bestimmte Energieladung. Ein Photon kann seine Energie an andere Teilchen übertragen. Diese Energie lässt sich für verschiedene Prozesse nutzen, unter anderem für die Stromerzeugung durch Photovoltaik Anlagen. Die ersten entsprechenden Solarmodule wurden in der Raumfahrt genutzt, um Satelliten mit Strom zu versorgen.

Solarzellen nutzen den Photoeffekt zur Stromerzeugung

In der Photovoltaik wird elektrische Energie durch Solarmodule gewonnen. Dieses besteht in den meisten Fällen aus Silizium, einem Halbleitermaterial. Halbleiter werden elektrisch leitfähig, wenn ihnen Licht oder Wärme zugeführt wird. Für eine Solarzelle werden zwei Halbleiterschichten gebildet, die jeweils einen positiven und einen negativen Ladungsträgerüberschuss besitzen. Dies wird "dotieren" genannt.

PhotoeffektNutzung vom Photoeffekt durch eine Photovoltaik Anlage - für größere Darstellung das Bild anklicken

Am Übergang zwischen beiden Schichten entsteht ein elektrisches Feld, welches dann unter Lichteinfall die durch den Photoeffekt freigesetzten Teilchen der Ladung nach trennt. Metallkontakte greifen die dadurch entstehende elektrische Spannung ab. Wird ein elektrischer Verbraucher angeschlossen, schließt sich der äußere Kreis und es fließt Gleichstrom. Für die Nutzung im Haushalt wandelt ein Wechselrichter den Gleichstrom in Wechselstrom um, da die meisten Haushaltsgeräte mit Wechselstrom betrieben werden.

Das hervorstechendste Merkmal der Photoeffekt-Nutzung ist die ausgezeichnete Umweltbilanz der Photovoltaik. Solarstrom ist nicht nur praktisch unbegrenzt verfügbar, sondern gewinnt stetig an Wirtschaftlichkeit, weswegen der Photovoltaik Markt in Deutschland rasant wächst.

Erfahrungen & Fragen zum Thema Photovoltaik

Kombination von Nachtspeicherheizung und Solaranlage

Ist eine Solaranlage bei Nachtstromspeicherheizung möglich und sinnvoll bei ca. 10.000 KWh Stromverbrauch?
Antwort eines Haus&Co Experten

Ja, das kann eine sinnvolle Kombination sein - besonders, wenn Sie bei der Elektroheizung bleiben wollen. Sie benötigen auf jeden Fall einen Solarstromspeicher - da Sie den Strom dann tagsüber erzeugen, wenn die Nachtspeicherheizung gerade nicht vorheizt. Generell ist der Eigenverbrauch - dank sinkender Einspeisevergütung - stark in den Fokus gerückt. Da Solarstromspeicher auch aktuell noch von der KfW gefördert werden, würde ich da auf jeden Fall einmal ein Angebot anfragen.

Sie können sich das hier einmal kalkulieren (da ich keine Angaben zur verfügbaren Dachfläche habe): https://www.solaranlagen-portal.com/photovoltaik/kosten

Erfahrungen mit der Stromcloud?

Ich plane den Bau einer PV Anlage und habe von der Stromcloud gehört. Daher meine Frage: Kann ich auch nur die Cloud buchen? Eine PV Anlage habe ich ja schon bzw. plane / kaufe ich gerade. Gibt es sonst Erfahrungen mit der Stromcloud?
Antwort von energie-konzept24 GbR

Die Firma Sonnen und Senec bieten die Cloud aktiv an.

Wenn Sie die Cloud nutzen möchten brauchen Sie den Speicher der jeweiligen Firma.

Von Sonnen würde ich generell abraten da die Firma darauf bedacht ist einen hohen Ajtienweet zu erreichen um beim
Börsengang ordentlich Kasse zu machen. Ich bezweifle nur ob das für die Kunden nachhaltig ist und ob die Garantiezeiten
eingehalten werden.

Wenn Sie sich unbedingt eine Cloud leisten möchten, nehmen Sie Senec.

Generell kann ich Ihnen nur raten genau zu rechnen!

Die Berechnungen die wir mit beiden Anbietern vollzogen haben waren negativ.

Ich habe bis jetzt keine Berechnung gesehen wo der Kunde einen Vorteil hatte.

Gerne erkläre ich Ihnen die List und Tücken, die Sie im normalen Angebot nur sehr schlecht erkennen.

Mein Rat - Batterrie etwas größer als Ihr Verbrauch und auf jedenfall größer als Ihre PV Anlage.

Beispiel : 5 KWp PV Anlage dann 8 oder 9 KW Speicher !

Erfahrungen mit Solarziegeln von autarq

Haben Sie Erfahrung mit Solarziegeln der Firma autarq / Berlin? Wir interessieren uns für Solarziegel und wüssten gerne mehr über Vor- / Nachteile und technische Umsetzung.
Antwort von ENPLA GmbH

Hallo,
Ja wir haben Erfahrung mit den Solarziegeln von Autarq.
Referenzen können Sie bei uns besichtigen. Für weitere Fragen und eine Berstung kontaktieren Sie uns einfach!

ENPLA GmbH, 88630 Pfullendorf.

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