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Solarzelle: So funktioniert sie wirklich und darauf kommt es für dich an
Alexander Simon
Autor, Experte & Berater
Die Solarzelle ist das Herzstück jeder Photovoltaikanlage. Sie verwandelt Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom – ohne bewegliche Teile, ohne Abgase, ohne Lärm. Aber wie funktioniert das eigentlich genau? Und worauf solltest du achten, wenn du dich 2026 für eine PV-Anlage entscheidest? Hier erfährst du alles, was du wirklich wissen musst.
Das Wichtigste auf einen Blick
- Funktion: Solarzellen wandeln Licht durch den photoelektrischen Effekt direkt in Strom um
- Material: 97 % aller Solarzellen bestehen aus Silizium – dem zweithäufigsten Element der Erde
- Wirkungsgrad 2026: Moderne Module erreichen 20–25 %, Spitzenreiter bis zu 24,8 %
- Technologie-Trend: N-Type (TOPCon, HJT) löst P-Type (PERC) ab – höhere Effizienz, weniger Degradation
- Lebensdauer: 25–30 Jahre, danach noch 85–90 % der ursprünglichen Leistung
Was ist eine Solarzelle?
📖 Definition
Eine Solarzelle (auch: photovoltaische Zelle) ist ein elektrisches Bauelement, das Lichtenergie direkt in elektrische Energie umwandelt. Sie nutzt dafür den photoelektrischen Effekt – einen physikalischen Prozess, bei dem Lichtteilchen (Photonen) Elektronen in Bewegung setzen.
Solarzellen sind die kleinste funktionierende Einheit einer Photovoltaikanlage. Eine einzelne Zelle erzeugt nur etwa 0,5–0,7 Volt – viel zu wenig für praktische Anwendungen. Deshalb werden viele Solarzellen zu einem Solarmodul zusammengeschaltet (typischerweise 60–144 Zellen). Mehrere Module bilden dann eine Photovoltaikanlage.
Der Unterschied: Solarzelle, Solarmodul, Solaranlage
| Begriff | Was ist das? | Typische Größe/Leistung |
|---|---|---|
| Solarzelle | Einzelne Zelle, die Licht in Strom umwandelt | ca. 15 × 15 cm, 6–10 Watt |
| Solarmodul | Viele Zellen verschaltet, mit Rahmen und Glas | ca. 1,7 × 1,1 m, 400–500 Watt |
| Solaranlage | Komplettes System: Module + Wechselrichter + Montage | 5–15 kWp für Einfamilienhäuser |
Wie funktioniert eine Solarzelle?
Die Funktionsweise einer Solarzelle beruht auf dem photoelektrischen Effekt, den der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel 1839 entdeckte. Albert Einstein lieferte 1905 die theoretische Erklärung – und erhielt dafür 1921 den Nobelpreis für Physik.
Der Aufbau einer Solarzelle
🔬 Aufbau einer Silizium-Solarzelle
Der Prozess Schritt für Schritt
Dotierung: Zwei Schichten entstehen
Reines Silizium leitet keinen Strom gut. Deshalb wird es „dotiert“ – mit Fremdatomen versetzt. Phosphor (5 Außenelektronen) erzeugt einen Elektronenüberschuss (n-Schicht). Bor (3 Außenelektronen) erzeugt einen Elektronenmangel, also „Löcher“ (p-Schicht).
P-N-Übergang: Ein elektrisches Feld entsteht
Wo die beiden Schichten aufeinandertreffen, wandern Elektronen von der n-Schicht zur p-Schicht und füllen dort die Löcher. Es entsteht eine Grenzschicht mit einem elektrischen Feld – die sogenannte Raumladungszone.
Lichtabsorption: Photonen treffen auf Elektronen
Wenn Sonnenlicht auf die Zelle trifft, werden Photonen (Lichtteilchen) vom Silizium absorbiert. Dabei geben sie ihre Energie an Elektronen ab, die dadurch aus ihrer Bindung gelöst werden.
Ladungstrennung: Das elektrische Feld wirkt
Das elektrische Feld am p-n-Übergang trennt die freien Elektronen von den entstandenen Löchern. Elektronen werden zur n-Schicht gedrückt, Löcher zur p-Schicht.
Stromfluss: Nutzbare Energie entsteht
Werden die beiden Kontakte (Vorder- und Rückseite) über einen äußeren Stromkreis verbunden, fließen die Elektronen von der n-Schicht zur p-Schicht – es entsteht Gleichstrom. Ein Wechselrichter wandelt diesen später in nutzbaren Wechselstrom um.
Wusstest du?
Der photoelektrische Effekt funktioniert nicht nur mit direkter Sonnenstrahlung. Solarzellen erzeugen auch bei bewölktem Himmel Strom – nur weniger. Selbst diffuses Licht enthält genug Energie, um Elektronen freizusetzen.
Warum Silizium?
Rund 97 % aller Solarzellen weltweit bestehen aus Silizium – und das aus guten Gründen:
- Verfügbarkeit: Silizium ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element der Erdkruste (Quarzsand)
- Halbleitereigenschaften: Bei Energiezufuhr (Licht) leitet Silizium Strom – perfekt für Solarzellen
- Stabilität: Silizium ist chemisch stabil und hält Jahrzehnte ohne nennenswerte Degradation
- Skalierbarkeit: Die Produktionsprozesse sind ausgereift und günstig durch Massenproduktion
Welche Solarzellen-Typen gibt es?
Nicht jede Solarzelle ist gleich. Es gibt verschiedene Technologien, die sich in Aufbau, Wirkungsgrad und Preis unterscheiden:
Monokristalline Zellen
Aus einem einzigen, gleichmäßigen Siliziumkristall geschnitten. Erkennbar an der dunklen, einheitlichen Farbe.
Standard 2026- Höchste Effizienz bei kristallinen Modulen
- Beste Flächenausnutzung
- Ideal für Hausdächer
Polykristalline Zellen
Aus mehreren zusammengewachsenen Kristallen. Erkennbar am bläulichen Schimmer mit sichtbarer Kristallstruktur.
Auslaufmodell- Günstiger in der Herstellung
- Geringere Effizienz
- Wird kaum noch verbaut
Dünnschicht-Zellen
Sehr dünne Halbleiterschicht auf Trägermaterial. Flexibel, leicht, aber deutlich weniger effizient.
Spezialanwendungen- Flexible Anwendungen (Fassaden, Boote)
- Besseres Schwachlichtverhalten
- Hoher Flächenbedarf
Die wichtigsten Zell-Technologien 2026
Innerhalb der monokristallinen Zellen gibt es verschiedene Technologien, die sich stark unterscheiden:
Wirkungsgrade nach Zell-Technologie
PERC, TOPCon, HJT – was bedeutet das?
| Technologie | Was ist das? | Wirkungsgrad | Marktanteil 2026 |
|---|---|---|---|
| PERC | P-Type mit passivierter Rückseite. Bisheriger Standard, wird abgelöst. | 19–22 % | ~25 % (sinkend) |
| TOPCon | N-Type mit Tunneloxid-Kontakt. Neuer Standard mit höherer Effizienz. | 21–24 % | ~60 % (steigend) |
| HJT | Heterojunction: Kombination aus kristallin und amorph. Premium-Technologie. | 22–25 % | ~10 % |
| IBC/BC | Back-Contact: Alle Kontakte auf der Rückseite. Maximum an Lichtaufnahme. | 22–26 % | ~5 % |
N-Type vs. P-Type: Was ist der Unterschied?
Die Buchstaben beziehen sich auf die Art der Dotierung des Silizium-Wafers:
✅ N-Type (TOPCon, HJT)
- Höhere Wirkungsgrade (21–25 %)
- Keine LID (lichtinduzierte Degradation)
- Besseres Temperaturverhalten
- Längere Lebensdauer
- Geringerer jährlicher Leistungsverlust
⚠️ P-Type (PERC) – Auslaufmodell
- Wirkungsgrad stagniert bei ~22 %
- LID: 2–3 % Leistungsverlust in ersten Wochen
- Höherer Temperaturkoeffizient
- Günstigerer Anschaffungspreis
- Bewährte, ausgereifte Technologie
Die Zukunft: Perowskit-Tandemzellen
Die nächste Revolution steht bereits in den Startlöchern: Perowskit-Silizium-Tandemzellen kombinieren zwei verschiedene Halbleitermaterialien, die unterschiedliche Wellenlängen des Lichts nutzen.
Kurze Geschichte der Solarzelle
1839 – Der photoelektrische Effekt
Alexandre Edmond Becquerel entdeckt, dass Licht in einer Elektrolytlösung Strom erzeugt.
1905 – Einsteins Erklärung
Albert Einstein erklärt den photoelektrischen Effekt mit seiner Lichtquantentheorie. Nobelpreis 1921.
1954 – Erste Silizium-Solarzelle
Bell Labs stellt die erste praktisch nutzbare Solarzelle her – mit 6 % Wirkungsgrad.
1958 – Solarzellen im Weltraum
Der Satellit Vanguard 1 nutzt erstmals Solarzellen zur Stromversorgung.
2000 – EEG in Deutschland
Das Erneuerbare-Energien-Gesetz fördert den Ausbau – Solarstrom wird massentauglich.
2024 – Weltweiter Durchbruch
Über 2 TW Photovoltaik-Leistung weltweit installiert. Solarstrom ist die günstigste Energieform.
Wo werden Solarzellen eingesetzt?
Solarzellen finden sich heute fast überall – vom Taschenrechner bis zur Raumstation:
Hausdach
5–15 kWp Anlagen für Eigenverbrauch
Gewerbe
Große Dach- und Freiflächenanlagen
Solarpark
Megawatt-Anlagen auf Freiflächen
Balkonkraftwerk
Mini-PV für Mieter
Raumfahrt
Stromversorgung für Satelliten
Kleingeräte
Uhren, Taschenrechner, Sensoren
E-Mobilität
Solardächer auf Fahrzeugen
Fassaden
Gebäudeintegrierte PV (BIPV)
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Worauf kommt es beim Kauf wirklich an?
Beim Modulkauf solltest du nicht nur auf den Wirkungsgrad schauen. Diese Faktoren sind mindestens genauso wichtig:
- Zelltechnologie: N-Type (TOPCon, HJT) statt P-Type (PERC) – zukunftssicher
- Wirkungsgrad ab 21 % – Standard für moderne Module
- Temperaturkoeffizient unter −0,30 %/°C – wichtig bei sonnigen Standorten
- 25–30 Jahre Leistungsgarantie – mindestens 85 % nach 25 Jahren
- Produktgarantie mindestens 15 Jahre – besser 25–30 Jahre
- PVEL/RETC Top Performer – unabhängige Qualitätstests bestanden
- Tier-1-Hersteller – finanzielle Stabilität für Garantieabwicklung
Häufige Fragen zur Solarzelle
Fazit: Die Solarzelle – klein, aber kraftvoll
Die Solarzelle ist ein faszinierendes Stück Technologie: Sie verwandelt Sonnenlicht geräuschlos und ohne bewegliche Teile in sauberen Strom. Was 1839 als wissenschaftliche Kuriosität begann, ist heute die günstigste Form der Stromerzeugung weltweit.
Für dich als Hausbesitzer bedeutet das:
- Die Technik ist ausgereift: Moderne Solarzellen halten 30+ Jahre und sind extrem zuverlässig
- N-Type ist die Zukunft: TOPCon und HJT lösen PERC ab – setze auf moderne Technologie
- Der Wirkungsgrad ist wichtig, aber nicht alles: Auch Garantie, Hersteller und Preis-Leistung zählen
- Photovoltaik lohnt sich: Mit Eigenverbrauch und Einspeisevergütung amortisiert sich eine Anlage in 8–12 Jahren
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Alexander Simon
Alexander Simons ist freier Autor und Solarenthusiast mit einer Leidenschaft für erneuerbare Energien. Auf diesem Blog teilt er praxisnahe Tipps, aktuelle Entwicklungen und fundiertes Wissen rund um Photovoltaik – verständlich aufbereitet für Einsteiger und Profis.
