Wie funktioniert eine Photovoltaik-Anlage?
Photovoltaik-Anlagen nutzen die Kraft der Sonne, um aus Sonnenlicht Strom zu erzeugen, bei dem während des Betriebs keine direkten CO₂-Emissionen entstehen. Doch wie funktioniert das genau? Die Antwort liegt in der ausgeklügelten Technik, die hinter den Solarzellen steckt. Hier erklären wir Ihnen Schritt für Schritt, wie eine Photovoltaik-Anlage arbeitet und was dabei alles passiert – von der Sonneneinstrahlung bis zur Stromnutzung in Ihrem Haushalt. Entdecken Sie im weiteren Verlauf der Seite, wie einfach es ist, mit einer Solaranlage selbst Energie zu erzeugen!
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Was ist Photovoltaik und wie wird damit Strom erzeugt?
Unter Photovoltaik versteht man die Technologie, die Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umwandeln kann. Wenn Sonnenstrahlen auf spezielle Halbleitermaterialien, in der Regel Silizium, treffen, setzen sie Elektronen in Bewegung. Diese Bewegung erzeugt elektrischen Strom, den sogenannten Gleichstrom (DC).
Die Solarzellen einer Photovoltaik-Anlage spielen dabei eine zentrale Rolle. Jede Solarzelle besteht aus mehreren Schichten von Halbleitermaterialien, die das Licht absorbieren und Elektronen freisetzen. Die erzeugte Energie fließt dann als Strom durch die Zellen und wird gesammelt.
Da im Haushalt Wechselstrom (AC) benötigt wird, wandelt ein Wechselrichter den Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom um. So kann die gewonnene Energie direkt für den Eigenverbrauch genutzt oder in das Stromnetz eingespeist werden.
Photovoltaik als Möglichkeit zur eigenen Stromerzeugung
Zu den meistgenutzten Arten der erneuerbaren Energien zählt der Solarstrom, der über Photovoltaikanlagen gewonnen wird. Dabei wandeln großflächige Solarzellen aus Silizium die in der Sonneneinstrahlung vorhandene Energie in Strom um. Sobald die Sonneneinstrahlung auf das Silizium einer Solarzelle trifft, wird Energie in Form von Gleichstrom freigesetzt. Damit dieser im Haushalt genutzt werden kann, wird er mithilfe eines zwischengeschalteten Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt.
Der so gewonnene Strom wird anschließend entweder direkt im Haushalt verbraucht, ins öffentliche Stromnetz eingespeist oder in einem Batteriespeicher „zwischengelagert“, um die erzeugte Energie auch nachts oder an Schlechtwettertagen zu nutzen.
Wird mehr Energie erzeugt, als im Haushalt verbraucht oder gespeichert werden kann, wird dieser Strom in das öffentliche Netz eingespeist und gemäß den gesetzlichen Vorgaben vergütet. Diese Einspeisevergütung liegt bei 7,7 Cent (Teileinspeisung) pro Kilowattstunde (Stand: August 2026). Dazu misst ein Zweirichtungszähler zum einen die eingespeiste Strommenge und zum anderen die aus dem öffentlichen Netz bezogene Menge an Strom.
Die Bestandteile einer Photovoltaik-Anlage in der Übersicht
Eine Photovoltaik-Anlage besteht aus mehreren zentralen Komponenten, die gemeinsam dafür sorgen, dass Sonnenlicht in Strom umgewandelt wird. Hier ein Überblick über die wichtigsten Komponenten und ihre Funktionen:
Solarzellen: Sie sind das Herzstück einer Photovoltaik-Anlage und bestehen meist aus dem Halbleitermaterial Silizium. Dieses nutzt den „photoelektrischen Effekt“, um Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln. Mehrere Solarzellen werden zu einem Solarmodul zusammengeschaltet, um ausreichend Energie zu erzeugen. Die Module fangen das Sonnenlicht ein und wandeln es in Gleichstrom (DC) um.
Wechselrichter: Er ist unverzichtbar und macht den erzeugten Strom erst nutzbar. Solaranlagen erzeugen Gleichstrom. Haushaltsgeräte oder auch das öffentliche Stromnetz arbeiten allerdings mit Wechselstrom. Der Wechselrichter wandelt den Solarstrom entsprechend um, sodass dieser im Haushalt genutzt oder ins Netz eingespeist werden kann.
Solarmodule: Sie werden auf Dächern oder Freiflächen montiert und über ein Verkabelungssystem miteinander verbunden. Die Verkabelung sorgt dafür, dass der Strom zum Wechselrichter und von dort aus weiter zum Stromzähler oder zum Netzanschluss gelangt. Ein gut geplantes Montagesystem unterstützt eine geeignete Ausrichtung der Module und kann zu einer hohen Energieausbeute beitragen.
Wie funktioniert eine PV-Anlage?
Ihr Kontakt zu unseren Experten
Wenn Sie Fragen rund um das Thema Photovoltaik-Anlage haben, stehen Ihnen unsere Experten auch telefonisch zur Verfügung. Unsere Fachleute helfen Ihnen gerne weiter, sei es bei der Planung, Installation oder Wartung Ihrer Photovoltaik-Anlage. Zögern Sie nicht, uns anzurufen – wir freuen uns darauf, Ihnen weiterzuhelfen und Ihre Fragen zu beantworten.
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Wissenswertes rund um die PV-Anlage
Beim Kauf einer Photovoltaikanlage ist eine Hausrat/Gebäudeversicherung sinnvoll. Je nach Anlagengröße können die Kosten variieren. I.d.R. ist die Erweiterung Ihrer bestehenden Wohngebäudeversicherung die günstigste Variante.
Eine bundeseinheitliche Solarpflicht für alle Gebäude gibt es derzeit nicht. Ob eine Photovoltaikanlage verpflichtend installiert werden muss, hängt insbesondere vom Bundesland und von der Art des Bauvorhabens ab.
In Nordrhein-Westfalen gelten für bestimmte Neubauten und Dachsanierungen Vorgaben zur Installation von Photovoltaikanlagen. Welche Anforderungen im Einzelfall gelten, hängt von der Art des Gebäudes und der jeweiligen Baumaßnahme ab.
Die regelmäßige Wartung und Reinigung einer Photovoltaikanlagen kann die Lebensdauer und den Ertrag Ihrer Anlage erhöhen. Dies kann vor allem dann sinnvoll sein, wenn sie bemerken, dass der Ertrag im Vergleich zum Vorjahr gesunken ist. Mit unserem Wartungspaket übernehmen wir die Überwachung der Anlage und helfen ihnen alle Parameter im Blick zu behalten.
Die Leistung einer Photovoltaikanlage wird in kWp – Kilowatt-Peak gemessen. Dabei handelt es sich um die maximale Leistung, die eine Anlage bei optimalen Bedingungen erzeugen kann. Den tatsächlichen Ertrag einer Anlage misst man dahingegen in Kilowattstunden (kWh).
Hier können sie ganz simpel die Anzahl der möglichen PV-Module auf Ihrer Dachfläche mit der maximalen Leistung multiplizieren. Genauere Ergebnisse erhalten sie unter Berücksichtigung der Dachneigung und regionaler Gegebenheiten wie der Sonneneinstrahlung. Gerne beraten wie sie hier um die optimale Leistung für Ihre Bedürfnisse zu bestimmen.
Wie bei den meisten Elektroinstallationen ist auch bei einer PV-Anlage eine Sicherung sinnvoll. Hierzu prüft eine Elektroinstallateur die Gegebenheiten vor Ort um die für sie richtige Sicherung zu integrieren.
Der Wirkungsgrad eines Solarmoduls beschreibt, wie viel der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Je nach Modultechnologie und Hersteller unterscheiden sich die Wirkungsgrade. Moderne PV-Module erreichen unter Standard-Testbedingungen typischerweise einen Wirkungsgrad von etwa 18 bis 24 %
Bei einem Stromausfall schaltet sich der Wechselrichter einer herkömmlichen Solaranlage automatisch ab. Das bedeutet, dass die Anlage ohne weitere Maßnahmen keinen Strom mehr liefern kann.
Um bei einem Stromausfall nicht im Dunkeln sitzen zu müssen und weiterhin alle Geräte nutzen zu können, ist ein sogenanntes Backup- oder Notstromsystem notwendig. Solche Systeme bestehen in der Regel aus einem Stromspeicher, der die überschüssige Solarenergie sichert, einem speziellen Wechselrichter sowie einer Netzumschalteinrichtung. Letztere stellt sicher, dass der Haushalt bei einem Stromausfall weiterhin durch die PV-Anlage und den Speicher mit Strom versorgt wird.
Einige Hersteller bieten inzwischen auch eine Basis-Notstromversorgung an, die ohne einen Speicher auskommt. Dabei wird am Wechselrichter eine Steckdose installiert, die bei einem Stromausfall bestimmte Geräte mit Solarstrom versorgen kann. Allerdings eignet sich diese Lösung meist nur für kleinere Geräte und nicht für die gesamte Stromversorgung eines Hauses.
Je nach Dach müssen aus Brandschutzgründen 0,5 bis 1,25 Meter Mindestabstand bis zum Nachbarn eingehalten werden.
Ein Batteriespeicher sollte möglichst an einem trockenen, gut belüfteten und temperaturstabilen Ort aufgestellt werden. Hohe Temperaturen und Frost können die Batterie belasten. Geeignete Aufstellorte können beispielsweise ein Keller oder ein geeigneter Technik- bzw. Hauswirtschaftsraum sei
Balkonkraftwerke bzw. steckerfertige Solaranlagen mit einer installierten Modulleistung von bis zu 2.000 Watt und einer Wechselrichterleistung von bis zu 800 VA müssen im Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur registriert werden. Eine zusätzliche Anmeldung beim Netzbetreiber ist unter den gesetzlichen Voraussetzungen nicht erforderlich. Weitere Informationen finden Sie bei hier.
Der Ertrag einer Photovoltaik-Anlage hängt von verschiedenen Faktoren ab. Zu den wichtigsten Einflussfaktoren gehören:
Sonneneinstrahlung: Die erzeugte Strommenge hängt unter anderem von der Intensität und Dauer der Sonneneinstrahlung ab. Diese variiert je nach Jahreszeit, Tageszeit, Wetter und geografischer Lage.
Ausrichtung und Neigungswinkel: Die Ausrichtung und der Neigungswinkel der Solarmodule beeinflussen den Solarertrag. Eine Ausrichtung nach Süden kann in Deutschland einen hohen Ertrag ermöglichen. Auch andere Ausrichtungen, beispielsweise nach Osten oder Westen, können je nach Standort und individuellem Stromverbrauch sinnvoll sein. Der optimale Neigungswinkel hängt unter anderem vom Standort und der Ausrichtung der Anlage ab.
Verschattung: Bäume, Gebäude oder andere Hindernisse können die Sonneneinstrahlung auf die Module verringern und dadurch den Ertrag reduzieren.
Verschmutzung: Staub, Laub oder andere Verschmutzungen können die auf die Solarzellen treffende Lichtmenge reduzieren. Eine regelmäßige Kontrolle und bei Bedarf Reinigung kann dazu beitragen, den Ertrag der Anlage zu erhalten.
Temperatur: Auch die Temperatur der Solarmodule beeinflusst deren Leistung. Bei hohen Modultemperaturen kann die Leistung sinken.
Technische Komponenten: Auch Wechselrichter, Verkabelung und weitere Komponenten haben Einfluss auf den Gesamtertrag der Anlage.
Ja, Photovoltaik und Solarthermie lassen sich kombinieren. Während Photovoltaik-Anlagen Sonnenlicht zur Stromerzeugung nutzen, erzeugen Solarthermieanlagen Wärme. Für die kombinierte Nutzung gibt es Hybridkollektoren, die Strom und Wärme in einem System erzeugen können.
Die Kombination kann insbesondere bei begrenzter Dachfläche interessant sein, da die verfügbare Fläche für die Erzeugung von Strom und Wärme genutzt werden kann. So lässt sich Sonnenenergie sowohl für die Strom- als auch für die Wärmeerzeugung einsetzen.
