Wie funktioniert Photovoltaik? Einfach erklärt (2026)

Ich werde diese Frage in der Beratung fast jede Woche gestellt, und meistens steckt dahinter ein Misstrauen: Strom aus einer Glasplatte, ohne bewegliche Teile, ohne Geräusch, einfach aus Licht? Das klingt nach einem Trick. Ist es aber nicht. Der Effekt, der dahintersteckt, wurde schon 1839 entdeckt, und Albert Einstein hat ihn 1905 erklärt, dafür gab es später den Nobelpreis. Auf Ihrem Dach passiert also nichts Neues, nur etwas, das inzwischen sehr günstig zu haben ist.

Was im Inneren einer Solarzelle wirklich passiert #

Das Herzstück ist eine wenige Zehntelmillimeter dünne Scheibe aus Silizium. Silizium ist ein Halbleiter, das heißt, es leitet Strom nicht von sich aus, lässt sich aber dazu bringen.

Damit aus Licht Strom wird, behandelt man das Silizium in zwei Schichten unterschiedlich, man nennt das Dotierung. Die obere Schicht wird mit etwas Phosphor versetzt und hat dadurch einen Überschuss an Elektronen, die negativ geladen sind. Die untere Schicht bekommt etwas Bor und hat einen Mangel an Elektronen, also gewissermaßen freie Plätze. An der Grenze zwischen beiden entsteht ein inneres elektrisches Feld. Das ist der eigentliche Motor der ganzen Sache.

Jetzt kommt das Licht ins Spiel. Sonnenlicht besteht aus winzigen Energiepaketen, den Photonen. Trifft ein Photon mit genug Energie auf das Silizium, schlägt es ein Elektron aus seiner Bindung heraus. Dieses freie Elektron würde normalerweise einfach wieder zurückfallen. Aber das innere Feld an der Grenzschicht schiebt es in eine bestimmte Richtung. Verbindet man oben und unten mit einem Draht, fließen die Elektronen los, und genau dieser Fluss ist elektrischer Strom.

Mehr ist es im Kern nicht. Kein Brennen, kein Verschleiß, keine Bewegung. Solange Licht fällt, fließen Elektronen.

Vom Modul zur Steckdose: der Weg einer Kilowattstunde #

Eine einzelne Solarzelle liefert nur etwa ein halbes Volt. Das ist nichts. Deshalb schaltet man viele Zellen in einem Modul hintereinander, typischerweise 108 bis 144 sogenannte Halbzellen. So kommt ein gängiges Modul heute auf 400 bis 450 Watt Spitzenleistung, große Module sogar auf über 600 Watt.

Folgen wir einer Kilowattstunde auf ihrem Weg ins Haus:

• Modul: Hier entsteht Gleichstrom (DC), je nach Sonne mal mehr, mal weniger.
• Verkabelung: Mehrere Module werden zu Strängen verbunden und führen die Spannung gebündelt nach unten.
• Wechselrichter: Das wichtigste Gerät neben den Modulen. Er macht aus Gleichstrom Wechselstrom (AC) mit 230 Volt und 50 Hertz, so wie ihn jede Steckdose braucht. Außerdem sucht er ständig den optimalen Arbeitspunkt der Module, damit möglichst viel Leistung herauskommt (MPP-Tracking).
• Zähler und Verteilung: Der Wechselstrom geht in den Sicherungskasten und versorgt zuerst alles, was im Haus gerade läuft.
• Speicher oder Netz: Was übrig bleibt, wandert entweder in den Batteriespeicher oder ins öffentliche Netz.

Was ich in der Praxis oft erlebe: Leute unterschätzen den Wechselrichter und sparen daran. Das ist falsch herum gedacht. Er läuft jede Sekunde, in der die Anlage Strom liefert, und ein schwacher Wechselrichter verschenkt über zwanzig Jahre eine Menge Ertrag.

Wie effizient ist das eigentlich? #

Hier räumt man am besten gleich mit einer Erwartung auf. Module wandeln nicht annähernd das gesamte Sonnenlicht in Strom um. Gute Standardmodule liegen 2026 bei etwa 20 bis 23 Prozent Wirkungsgrad. Premiummodelle kratzen an der 24-Prozent-Marke.

Das klingt nach wenig, ist in der Praxis aber völlig ausreichend. Auf jeden Quadratmeter Dach scheinen in Deutschland im Jahresmittel rund 1.000 bis 1.200 Kilowattstunden Sonnenenergie. Selbst bei 20 Prozent bleibt davon genug übrig, um ein Einfamilienhaus über den Daumen zu versorgen.

Warum landen über drei Viertel der Energie nicht im Stromkabel? Ein Teil des Lichts wird reflektiert, ein Teil hat die falsche Wellenlänge und wird gar nicht erst aufgenommen, und ein großer Teil wird schlicht zu Wärme. Deshalb arbeiten Module bei Hitze sogar schlechter. Ein knackiger, sonniger Apriltag bringt oft mehr Ertrag pro Stunde als ein flirrend heißer Augusttag, weil das kühle Modul effizienter ist. Das überrascht viele.

Mit welchen Erträgen Sie rechnen können #

Die ehrlichste Kennzahl ist der spezifische Ertrag: wie viele Kilowattstunden pro Jahr Sie aus einem installierten Kilowatt-Peak (kWp) herausholen. In Deutschland gilt grob:

Eine 10-kWp-Anlage, wie sie auf viele Einfamilienhäuser passt, liefert also realistisch 9.000 bis 11.000 kWh im Jahr. Zum Vergleich: Ein Vier-Personen-Haushalt verbraucht je nach Ausstattung 3.500 bis 4.500 kWh, mit Wärmepumpe und E-Auto deutlich mehr. Rein rechnerisch erzeugt so eine Anlage also weit mehr, als der Haushalt zieht. Der Haken liegt in der Gleichzeitigkeit, dazu gleich mehr.

Sommer, Winter, Nacht: was die Sonne der Anlage diktiert #

Photovoltaik ist ehrlich. Sie liefert, wenn Licht da ist, und sonst nicht. Im Juni produziert eine deutsche Anlage rund das Vier- bis Fünffache eines Dezembertages. Das hat Folgen für die Planung.

Im Sommer haben Sie tagsüber oft mehr Strom, als Sie verbrauchen können. Im Winter ist es umgekehrt, da reicht die Ernte selten für den ganzen Tag. Und nachts liefert kein Modul der Welt etwas, egal wie teuer es war.

Genau deshalb landet bei einer Anlage ohne Speicher nur etwa ein Viertel bis ein Drittel des selbst erzeugten Stroms tatsächlich im eigenen Haushalt. Der Rest fließt ins Netz, weil er gerade dann anfällt, wenn niemand zu Hause ist. Mit einem Batteriespeicher steigt dieser Eigenverbrauchsanteil je nach Größe auf 60 bis 80 Prozent. Den restlichen Bedarf, vor allem im Winter, deckt weiterhin das Netz. Eine PV-Anlage macht Sie also nicht autark, sie senkt nur kräftig Ihre Stromrechnung.

Warum sich der Eigenverbrauch 2026 mehr lohnt als die Einspeisung #

Das ist der Punkt, an dem aus Physik Wirtschaftlichkeit wird. Für Strom, den Sie ins Netz einspeisen, bekommen Sie aktuell rund 7,9 Cent pro Kilowattstunde bei Anlagen bis 10 kWp, garantiert für 20 Jahre. Strom, den Sie aus dem Netz kaufen, kostet Sie dagegen je nach Tarif 30 bis 38 Cent.

Die Rechnung ist also einfach:

Jede selbst genutzte Kilowattstunde ist also etwa vier- bis fünfmal so wertvoll wie eine eingespeiste. Das hat die ganze Logik gedreht. Vor zehn Jahren baute man Anlagen, um möglichst viel einzuspeisen. Heute geht es darum, möglichst viel selbst zu verbrauchen, am besten dann, wenn die Sonne scheint: Waschmaschine mittags, Spülmaschine am frühen Nachmittag, das E-Auto über die Mittagsstunden laden. Wer seinen Tagesablauf ein bisschen an die Sonne anpasst, holt ohne jede zusätzliche Technik mehr aus der Anlage heraus.

Was über die Lebensdauer mit der Technik passiert #

Module altern langsam. Hersteller garantieren heute meist nach 25 bis 30 Jahren noch etwa 85 bis 87 Prozent der Anfangsleistung. Der Verlust liegt also bei etwa einem halben Prozent pro Jahr. Eine Anlage, die heute 10.000 kWh liefert, schafft in 25 Jahren immer noch deutlich über 8.000 kWh. Das ist der Grund, warum sich die Investition über die Laufzeit fast immer rechnet.

Der Wechselrichter ist das schwächste Glied. Er hält in der Regel 10 bis 15 Jahre, einmal werden Sie ihn also wahrscheinlich tauschen. Mit 1.000 bis 2.000 Euro sollten Sie dafür rechnen. Die Module selbst überleben meistens problemlos die Garantiezeit, ich habe Anlagen aus den frühen 2000ern gesehen, die immer noch sauber arbeiten.

Wenn Sie nur eine Sache aus diesem Text mitnehmen: Planen Sie nicht die größte Anlage, die aufs Dach passt, sondern die, deren Strom Sie selbst verbrauchen können. Schauen Sie sich Ihren Tagesverlauf an, prüfen Sie, ob ein Speicher zu Ihrem Bedarf passt, und holen Sie sich zwei oder drei Angebote. Die Technik ist ausgereift und ehrlich. Den Unterschied zwischen einer guten und einer mittelmäßigen Anlage macht heute fast immer die Planung, nicht das Modul.