
Wie funktionieren Photovoltaik & Balkonkraftwerk?
Erneuerbare Energiegewinnung ist wichtiger denn je, um den Planeten zu schützen und zugleich eine unabhängige Energieversorgung zu gewährleisten. So ist z.B. Solarenergie ein wesentlicher Bestandteil der erneuerbaren Energieerzeugung. Mithilfe von Photovoltaik-Anlagen und den kleineren Balkonkraftwerken kann Solarenergie in Strom umgewandelt werden. Dieser kann zum Eigenverbrauch genutzt sowie verkauft und in das Stromnetz eingespeist werden. Doch wie funktioniert eine Photovoltaik-Anlage? Wie unterscheidet sich ein Balkonkraftwerk von einer PV-Anlage? Und welche der beiden Solaranlagen ist die bessere Wahl?
Lesezeit: 6-7 Minuten
Inhalt:
- Was ist Photovoltaik?
- Aufbau einer Photovoltaik-Anlage
- Wie funktioniert eine Photovoltaik-Anlage?
- Was ist ein Balkonkraftwerk?
- Wie lässt sich ein Balkonkraftwerk installieren?
- Wie funktioniert ein Balkonkraftwerk?
- Balkonkraftwerk vs. PV-Anlage: Vor- & Nachteile
- Balkonkraftwerk & Photovoltaik-Anlage: Förderung durch EEG
- FAQs
Was ist Photovoltaik?
Unter Photovoltaik (auch Fotovoltaik) wird die Umwandlung von Lichtenergie in Strom verstanden. Das heißt, dass mithilfe von Solarzellen, welche zu großen Solarmodulen verbunden werden, die Energie der Sonne genutzt wird, um Strom zu produzieren. Dieser Strom kann dann für den Eigenverbrauch genutzt oder unter bestimmten Bedingungen ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Meistens befinden sich die Solarzellen der sogenannten „PV-Anlagen“ auf dem Hausdach – sie können aber auch auf dem Balkon oder im Garten installiert werden – sie können aber auch im Garten oder in Form von Balkonkraftwerken auf dem Balkon installiert werden.
Aufbau einer Photovoltaik-Anlage
Bevor die Frage „Wie funktioniert eine Photovoltaik-Anlage?“ beantwortet werden kann, sollten zunächst einmal die Komponenten einer PV-Anlage geklärt werden.
Komponenten einer PV-Anlage (Übersicht)
- Solarmodule (i. d. R. auf dem Dach)
- Unterkonstruktion, Anschlusselektrik & Verkabelung
- (Solar-)Wechselrichter wechselt Gleichstrom in Wechselstrom
- Stromzähler bemisst die Menge an Solarstrom
- Energiemanagementsystem (optional)
Was macht ein Wechselrichter?
Ein Wechselrichter, auch Drehrichter oder Inverter genannt, ist eine Art von Stromrichter, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln kann. Da PV-Anlagen Gleichstrom produzieren, durch das allgemeine Stromnetz in Deutschland aber Wechselstrom läuft, muss der Gleichstrom konvertiert werden.
Im Prinzip besteht jede Photovoltaik-Anlage aus diesen Komponenten, doch wie funktioniert Photovoltaik – wie wird aus dem Sonnenlicht Strom? Um dies zu verstehen, sollte zunächst der Aufbau einer einzelnen Solarzelle dargestellt werden.

Wie funktioniert eine Photovoltaik-Anlage?
Das Herzstück einer jeden PV-Anlage ist die Solarzelle, doch „wie funktioniert eine Solarzelle?“ Nachfolgend finden Sie vereinfacht den Aufbau sowie eine nähere Beschreibung von der Funktionsweise einer Solarzelle:

Aufbau Solarzelle
- Kontaktfläche + Stromleitung
- n-Schicht (negativ geladen)
- Grenzschicht (neutral)
- p-Schicht (positiv geladen)
- Kontaktfläche + Stromleitung
Funktionsweise Solarzelle
1. Elektronenüberschuss in der n-Schicht
In der n-Schicht herrscht durch die gezielte Verunreinigung von Phosphor ein Elektronenüberschuss. Die Elektronen werden von der positiv geladenen p-Schicht, welche durch die gezielte Verunreinigung von Bor einen Elektronenmangel hat, an der Unterseite der Solarzelle angezogen. Doch die eingebaute Grenzschicht (auch pn-Übergang) verhindert eine direkte Verbindung von Minus zu Plus – solange keine Sonne scheint. In der Solarzelle ist nun oben ein Minus- und unten ein Pluspol, genau wie in einer Batterie.
2. Licht macht die Solarzelle leitfähig
Trifft nun Sonnenlicht auf die Solarzelle, wird diese durch Licht und Wärme leitfähig. Denn das Sonnenlicht löst die Elektronen von ihren Atomen in der Grenzschicht, sodass diese zur p-Schicht (Pluspol) wandern.
3. Elektronen kommen aus der n-Schicht nach
Da nun in der Grenzschicht Elektronen fehlen, kommen aus der n-Schicht (Minuspol) mit Elektronenüberschuss Elektronen nach. Diese wandern dann aus der Grenzschicht ebenfalls immer weiter nach unten.
4. Elektronen werden durchs Stromkabel gedrückt
Immer mehr Elektronen sammeln sich in der p-Schicht, bis sie letztlich nach unten durch die Stromleitungen an der Unterfläche der Solarzelle „gedrückt werden“.
5. Stromkreislauf
Solange die Sonne scheint, wandern die Elektronen stetig aus der n-Schicht in die Grenzschicht und aus der Grenzschicht in die p-Schicht und von dort über die Stromleitungen wieder zur n-Schicht – es entsteht Strom. Der Strom wird dann vom (Solar-)Wechselrichter umgewandelt bzw. vom Stromspeicher oder dem Energiemanagementsystem gespeichert, um dann weiterführend genutzt zu werden.
Tipp: Falls Sie bei sich zuhause eine Photovoltaik-Anlage installiert haben, können Sie den Strom auch nutzen, um damit ein Elektroauto oder Hybrid-Auto aufzuladen. Alle Infos zu Photovoltaik-Anlagen von swb finden Sie unter swb solar komfort.

Was ist ein Balkonkraftwerk?
Balkonkraftwerke sind kleine Photovoltaik-Anlagen, die speziell für den Einsatz auf Balkonen oder kleinen Freiflächen konzipiert sind. Sie werden auch Mini-PV-Anlagen, Stecker-Solargeräte, Plug-in-PV oder Balkonsolaranlagen genannt. Balkonkraftwerke sind in der Regel steckerfertig und können somit einfach via Steckdose betrieben werden. Vor und bei der Installation sollten trotzdem einige Dinge beachtet werden.
Wie lässt sich ein Balkonkraftwerk installieren?

Ein Balkonkraftwerk kann in wenigen Schritten installiert werden: einfach die Solaranlage auf dem Balkon festmachen, ausrichten und einstecken. Jetzt können Sie loslegen mit dem Stromsparen. Vergessen Sie aber nicht, dass eine Anmeldung beim Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur (MaStR) binnen eines Monats nötig ist. Dies geht auch online.
Änderungen für Balkonkraftwerke – Solarpaket I
Durch das Solarpaket I ändern sich einige Dinge für das Balkonkraftwerk:
- Die Einspeiseleistung von Balkonkraftwerken wird auf 800 Watt angehoben.
- Anmeldung beim Netzbetreiber entfällt, nur noch beim Marktstammdatenregister nötig.
- Rückwärts drehende Stromzähler werden temporär geduldet.
- Sollen auch ohne Zweirichtungszähler nutzbar sein.
- Zulassung von Schukosteckern als „Energiesteckvorrichtung“.
- Balkonkraftwerke werden nicht mehr mit großen PV-Anlagen zusammen betrachtet.
Außerdem gibt es einen Gesetzentwurf zur Aufnahme von Steckersolar in „privilegierte Maßnahmen“ des Wohnungseigentumsgesetzes und Bürgerlichen Gesetzbuches. Damit hätten Mieterinnen und Mieter* einen Anspruch auf den Betrieb eines Solarkraftwerkes.
Wie funktioniert ein Balkonkraftwerk?
Im Wesentlichen ist ein Balkonkraftwerk eine PV-Anlage, sodass die Funktionsweise auch genau dieselbe ist. Die kompakte Mini-PV-Anlage besteht aus Solarmodulen, einem Wechselrichter, Kabeln und einer Vorrichtung zum Befestigen. Hinzu kommt meist noch eine Handy-App, in der der gewonnene Strom und weitere Parameter angezeigt werden.
Balkonkraftwerk vs. PV-Anlage: Vor- & Nachteile
Bei der Wahl der richtigen Solaranlage stellt sich die Frage: Balkonkraftwerk oder Photovoltaik-Anlage? Je nach Bedürfnis und Einsatzmöglichkeit können beide Anlagen sinnvoll sein. Nachfolgend finden Sie die Vor- und Nachteile beider.
Vor- und Nachteile von Balkonkraftwerken:
Vorteile
- Möglichkeit zur Eigenstromerzeugung
- Unabhängigkeit vom Energieversorgungsunternehmen
- Finanzieller Ertrag durch die Einspeisevergütung gemäß EEG
- Geringe Investitionskosten & schnelle Amortisierung (ca. 5 Jahre)
- Flexibilität in der Anbringung & Installation
- Portabel & abnehmbar z.B. bei Umzug
- Seit 2023 bundesweit von der Mehrwertsteuer befreit
- Viele regionale Förderprogramme
Nachteile
- Begrenzte Leistungsfähigkeit
- Abhängigkeit von der Ausrichtung des Balkons und der Sonneneinstrahlung
- Potenzielle Hürden bei der Genehmigung
- Verlieren im Laufe der Jahre an Leistung
Vor- und Nachteile von Photovoltaik-Anlagen:
Vorteile
- Möglichkeit zur Eigenstromerzeugung
- Unabhängigkeit vom Energieversorgungsunternehmen
- Investition für die Zukunft (bis zu 30 Jahre haltbar)
- Finanzieller Ertrag durch die Einspeisevergütung des EEG
- Höhere Leistungsfähigkeit als Balkonkraftwerke
- Potenzielle Wertsteigerung der Immobilie
- Einige Bundesländer gewähren Investitionszuschüsse
Nachteile
- Hohe Investitionskosten & langwierige Amortisierung (ca. 10-15 Jahre)
- Aufwändige Installation & Anbringung durch Fachkräfte
- Steuerverluste oder -abgaben
- Verlieren im Laufe der Jahre an Leistung

Fazit
Ist ein Balkonkraftwerk oder eine Photovoltaik-Anlage die bessere Wahl? Pauschal lässt sich dies natürlich nicht sagen, da dies von den jeweiligen Voraussetzungen abhängt. Balkonkraftwerke sind eine interessante Option für Mieterinnen und Mieter*, die ein bisschen unabhängiger sein möchten.
Balkonkraftwerke benötigen übrigens keine Zustimmung des Vermietenden mehr, müssen aber fachgerecht angebracht werden, sonst kann die vermietende Person ein Veto einlegen. Durch die direkte Nutzung des Stroms und die Einspeisemöglichkeit, kann sich der Erwerb eines Balkonkraftwerkes bereits nach wenigen Jahren amortisieren. Zusätzlich steigt die Anzahl der Förderprogramme und Auflagen für die Mini-PV-Anlagen werden reduziert.
Photovoltaik-Anlagen stellen insgesamt eine leistungsstärkere Lösung dar, die insbesondere für Hausbesitzerinnen und Hausbesitzer* interessant ist, die längerfristig von den Vorteilen der erneuerbaren Solarenergie profitieren möchten. Obwohl der anfängliche bürokratische Aufwand und die längere Amortisierung eine Hürde darstellen können, sind PV-Anlagen eine nachhaltige Investition in die Zukunft.
Hinweis: Bei beiden Typen von PV-Anlagen müssen die entsprechenden Regularien beachtet werden – auch in Bezug auf eine geldliche Vergütung. Informieren Sie sich im Vorfeld über die Vorschriften sowie über die Bedingungen für potenzielle Förderungen.
Balkonkraftwerke & Photovoltaik-Anlage: Förderung durch EEG
Im Kontext von Solarenergie ergibt die berechtigte Frage nach der staatlichen Förderung von Photovoltaik-Anlagen auf. Durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) werden Photovoltaik-Anlagen sowie andere erneuerbare Energiequellen gefördert, denn bis 2030 sollen über 80 % des Bruttostromverbrauchs von erneuerbaren Energien erzeugt werden. Auch für Balkonkraftwerke gibt es viele Fördermöglichkeiten.
Photovoltaik-Anlagen: Einspeisevergütung
Die Einspeisevergütung für PV-Anlagen beträgt je nach Leistungsfähigkeit ca. zwischen 5-13 Cent/kWh. Die Höhe der Förderung hängt dabei von der Leistungsfähigkeit der Anlage ab (10/40/100/400/1.000 kW) und ob teil- oder volleingespeist wird. Volleinspeisung erhält grundsätzlich höhere Prämien. Einspeisevergütungen behalten 20 Jahre lang ihre Wertigkeit, danach werden sie reduziert oder entfallen.
Balkonkraftwerke: Einspeisevergütung
Auch mit Balkonkraftwerken können Prämien erzielt werden. Das bedeutet, dass der überschüssige, unverbrauchte Strom der Mini-Solaranlagen selbst genutzt oder mit Vergütung ins Stromnetz eingespeist werden kann. In einigen Fällen kann sich auch ein Balkonkraftwerk mit Stromspeicher lohnen.

Photovoltaik & Balkonkraftwerk – FAQs
Wie funktioniert Photovoltaik?@Model.QuestionTag>
Durch Licht werden die Solarzellen leitfähig und produzieren Strom. Dieser wird direkt genutzt, in einem Stromspeicher gespeichert oder ins Stromnetz eingespeist.
Was kostet ein Balkonkraftwerk?@Model.QuestionTag>
Die Mini-PV-Anlagen gibt es mittlerweile für wenige hundert Euro. Die Preisspanne bewegt sich ungefähr zwischen 500 und 1.200 €.
Lohnt sich ein Balkonkraftwerk?@Model.QuestionTag>
Bei perfekten Bedingungen, also einem guten Aufstellwinkel, Ausrichtung zur Sonne und vielen durchschnittlichen Sonnenstunden kann ein 800-Watt-Balkonkraftwerk mit zwei Modulen bis zu 800 kWh pro Jahr erzeugen. Die Balkonsolaranlagen amortisieren sich ungefähr nach 5 Jahren. Falls sich der Trend steigender Strompreise fortsetzt, sogar früher.
Wer darf PV-Anlagen installieren?@Model.QuestionTag>
Jede Person darf Photovoltaik (Fotovoltaik) installieren. Es gibt keine gesetzliche Auflage, die der Eigeninstallation widerspricht. Mietende Personen müssen die Installation mit der vermietenden Person abklären. Die gesamte PV-Anlage sollte allerdings von einer ausgebildeten Fachperson angeschlossen werden.
Woraus bestehen die Solarzellen der Photovoltaik-Anlagen?@Model.QuestionTag>
Zur Herstellung von Solarzellen wird in 95 % der Fälle Silizium benötigt. Silizium wird aus Quarzsand, einem der häufigsten Elemente der Erde, gewonnen.
Wie sind die Solarzellen aufgebaut?@Model.QuestionTag>
Eine Solarzelle besteht aus mehreren Schichten, die beim Einfall von Sonnenlicht Strom produzieren. Stark vereinfacht ist eine Solarzelle wie folgt aufgebaut:
- Kontaktfläche (netzartig) + Stromleitung
- n-Schicht (negativ geladen)
- Grenzschicht (neutral)
- p-Schicht (positiv geladen)
- Kontaktfläche (vollständig) + Stromleitung
Warum sind Solarzellen blau?@Model.QuestionTag>
Die blaue Farbe der Solarzellen kommt von der obersten Anti-Reflexionsschicht, die die Reflexion von Sonnenstrahlen verhindert, sodass die Solarzelle vom Licht bestrahlt wird, sich aufwärmt und leitfähig wird.
Übrigens: Das Weserstadion in Bremen ist mit hunderten Solarzellen bestückt. Falls Sie diese Sehenswürdigkeit einmal aus der Nähe sehen möchten, können wir Ihnen einen Spaziergang am Bremer Osterdeich empfehlen.
Wo ist der Unterschied von Solar und Photovoltaik?@Model.QuestionTag>
Mithilfe von Photovoltaik wird die Sonnenenergie in Strom umgewandelt. Solar hingegen ist der Oberbegriff für Solarenergie und beschreibt alle Energiegewinnungsarten, die mit der Sonne zu tun haben wie eben Photovoltaik, aber auch Solarthermie.
Wird Photovoltaik gefördert?@Model.QuestionTag>
Ja! Die genauen Fördersummen hängen mit der Lage (Dach, Garten oder Balkon) und der Produktionskapazität der Photovoltaik-Anlage bzw. dem Balkonkraftwerk (10/40/100/400/1.000 kWp) zusammen. Genaueres lässt sich im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) nachlesen.
Was ist die Einspeisevergütung?@Model.QuestionTag>
Die Einspeisevergütung ist eine finanzielle Spritze, um erneuerbare Energien zu fördern. Das heißt, dass alle, die Strom ins Stromnetz einspeisen, dafür vom Staat vergütet werden können.
Wer kann die Einspeisevergütung erhalten?@Model.QuestionTag>
Die Einspeisevergütung können alle erhalten, die Strom aus erneuerbaren Energien ins Netz einspeisen. Voraussetzung dafür ist dank dem Solarpaket I nur noch die Anmeldung beim Markstammdatenregister (MaStR) – spätestens 1 Monat nach Inbetriebnahme. Dies können Sie über den Online-Service der Bundesnetzagentur ausführen.