Die Solarenergie wird von immer mehr Haushalten genutzt, um die monatlichen Betriebskosten zu senken und gleichzeitig die Natur zu schützen. In keiner Weise wird sie verändert, unabhängig davon, ob sie in einem Einfamilienhaus oder in einer Industrieanlage installiert ist. Lassen Sie uns darüber sprechen Photovoltaik funktion.
Der Betrieb einer Photovoltaik funktion
Eine Solaranlage, die an das Stromnetz angeschlossen ist, ist denkbar einfach. Solarzellen erzeugen nur dann Gleichstrom, wenn sie vom Sonnenlicht ausgesetzt sind. In diesem Fall werden einzelne Solarzellen zu größeren Modulen zusammengeschaltet. Eine Solarmodule bildet einen Solargenerator. Der Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um. Der umgewandelte Wechselstrom kann direkt in ein öffentliches oder privates Netz eingespeist werden, was zu günstigeren Strompreisen für den Verbraucher führt.
Wie funktioniert eine Solarstromanlage, die mit Photovoltaikzellen arbeitet?
95 Prozent der Sonnenenergie stammt aus Quarzsand und Silizium (Si). Silizium, oder Si, ist ein Element, das auf unserem Planeten im Überfluss vorhanden ist. Der Vorrat an Silizium ist unbegrenzt. Der Quarzsand muss gereinigt und kristallisiert werden, um aus dem Material Siliziumscheiben zu machen. Nach dem Schneiden wird das Produkt mit Verunreinigungen und Leitern versehen. Diese werden für die Elektrizität benötigt.
Die Elektronen in einem Siliziumwafer werden durch Licht sichtbar gemacht. Um diese Elektronen nutzen zu können, muss die Ober- und Unterseite jeder Zelle zunächst verunreinigt werden. Bor und Phosphor sind recht häufig zu finden. Auf der einen Seite einer verunreinigten Zelle kommt es zu einer Anhäufung von Elektronen, die negative Ladungsträger sind, während auf der anderen Seite Protonen zu beobachten sind. Dies führt zur der Bildung einer Batterie mit einem positiven und einem negativen Pol. Nachdem ein Verbrauchergerät angeschlossen wurde, beginnt Strom zu fließen.
Kleine Zellen haben das Potenzial, auch bei schlechtem Wetter oder bewölktem Himmel Strom zu liefern. Dies zeigt, dass die Amplitude eines Objekts umgekehrt proportional zur Lichtmenge ist, die es ausgesetzt ist. Oder auch nicht.
Die Leistung von Solaranlagen wird durch Sonnenlicht erhöht.
Die von Solarzellen erzeugte Spannung ist unabhängig von der helligkeit des Lichts. Die Spannung der Siliziumzelle beträgt konstant 0,6 Volt. Die Höhe des Stroms wird durch die Größe der Zelle beeinflusst. Eine 15 x 15 cm große Solarzelle erzeugt 5,5 Ampere. Eine Zelle erzeugt bei vollem Lichteinfall eine Leistung von 3,4 Watt.
Multi-Photovoltaik-Solarzellensysteme
Es gibt drei verschiedene Arten von Zellen. Einige Arten von Kristallen sind:
- Monokristalline Zellen
- Kristalline Zellen
- Kreisförmige Zellen
Photovoltaik aus monokristallinem Silizium
Für Zellen aus monokristallinem Silizium wird Halbleitermaterial von extrem hoher Reinheit verwendet. Die Siliziumschmelze wird zur Herstellung von monokristallinen Stäben verwendet, die dann auf eine Dicke von 0,25 Millimeter geschnitten werden. Durch dieses einzigartige Produktionsverfahren bleibt die Effizienz des Produkts erhalten. Der Wirkungsgrad der monokristallinen Solarzelle liegt zwischen 14 und 16 Prozent.
Photovoltaik aus polykristallinem Silizium
Die Herstellung von polykristallinen Zellen ist kostengünstiger als die von monokristallinen Zellen. Polykristalline Solarzellen werden aus gegossenem, flüssigem Silizium hergestellt. Wenn sie gefrieren, entwickeln sie sich zu Eisblumen, die aus vielen verschiedenen Kristallen bestehen. Die Kristalle können in verschiedenen Größen vorkommen. An den Rändern befinden sich Fehlstellen. Kristalldefekte sind für dreizehn bis fünfzehn Prozent des Wirkungsgradverlustes bei polykristallinen Solarzellen verantwortlich.
Stattdessen sollten monokristalline Solarzellen verwendet werden.
Zellen auf einer dünnen Schicht (amorph)
Solarzellen, die aus amorphem Material bestehen, werden als Dünnschichtsolarzellen bezeichnet. Das Glas wird während des Herstellungsprozesses mit photo aktiven Halbleitern durchsetzt. Amorphe Solarzellen, die hermetisch versiegelt sind, werden direkt auf den Modulen angebracht. Die Schichten haben einen Abstand von weniger als 1 nm. Die geringeren Materialkosten führen zu einer Senkung der Gesamtproduktionskosten.
Solarmodule aus Dünnschicht sind kostengünstiger. Der Wirkungsgrad von Dünnschichtzellen liegt zwischen 6 und 8 Prozent. Der Wirkungsgrad von Dünnschichtsolarzellen kann durch neue Materialien verbessert werden. Beispiele hierfür sind CdT and CID (CIS). Der Wirkungsgrad der Dünnschichtzellen lässt sich um 8-10 % steigern.
Die physikalischen Dimensionen eines photovoltaischen Solarmoduls
Solarmodule bestehen aus Solarzellen, die so behandelt wurden, dass sie wasserabweisend sind. Solarmodule sind in der Regel von oben durch Glas verdeckt. Um die Solarzellen zu schützen, wird eine sehr dünne Schicht von unten nach oben gezogen. Dank einiger Löcher kann das Licht durch die Solarzellen dringen. Es gibt Solarmodule in verschiedenen Größen. Es ist in der Lage, 300 Watt zu erzeugen.
Die Module erzeugen zwischen 130 und 250 Watt Leistung. Jedes Solarmodul wird nach den gleichen Standards hergestellt und regelmäßig gründlich überprüft. Erwarten Sie nichts als das Beste.
Solarmodule wiegen zwischen 10 und 15 Kilogramm pro Quadratmeter und gehören damit zu den leichtesten Materialien überhaupt. Die Größe der Solarmodule variiert. Es ist nicht ungewöhnlich, dass ein Raum drei Quadratmeter groß ist.
Derzeit gibt es Solarziegel auf dem Markt. Sie werden auf die gleiche Weise wie normale Dachziegel angebracht.
Welchen Zweck erfüllt das Modul genau?
Solarmodule werden in Photovoltaikanlagen verwendet, um Sonnenlicht in Strom umzuwandeln. Wenn die Solarzellen mit dem Licht der Sonne bestrahlt werden, erzeugt Strom. Die Erdspannung wird gemessen. Solarmodule bestehen in der Regel aus vielen Photovoltaik-Zellen, die miteinander gekoppelt sind. Die Spannung wird in der Reihe multipliziert. Jede Zelle hat eine Spannung von 0,6 V.
Ein 60-Zellen-Modul kann 36 Volt liefern. Üblich sind Solarmodule aus kristallinem Silizium (Si). Quarzsand wird verarbeitet, um Silizium von extrem hoher Reinheit zu erhalten (Si).
Der Wirkungsgrad eines Solarmoduls liegt zwischen 11 und 16 Prozent. Auf den meisten Dächern werden Si-Module verwendet. Module aus Dünnschicht sind sehr ineffizient. Der Wirkungsgrad von Dünnschicht Modulen liegt bei neun Prozent. Dünnschichtmodule sind sowohl kostengünstig als auch gut geeignet für Großanlagen, bei denen der Platzbedarf eine untergeordnete Rolle spielt.
Photovoltaischer Effekt erklärt
Quarzsand macht mehr als 95 % des Gewichts von Solarzellen aus (Si). Überall auf der Erde findet man Kieselsäure (Si). Silizium gilt im Allgemeinen als nicht erneuerbare Ressource. Die Reinigung und Kristallisation von Quarzsand, einem natürlichen Vorkommen von Quarz, ist für die Herstellung von Quarzformen erforderlich. Das Endprodukt wird geschnitten, kontaminiert und mit Leiterbahnen versehen. In Gegenwart von Licht werden Elektronen aus dem Silizium freigesetzt. In den oberen und unteren Teil jeder Zelle muss ein Fremdstoff eingebracht werden, um diese Elektronen zu nutzen. Bis dahin sind die Elektronen unwirksam. Bronze und Phosphor sind die gebräuchlichsten. Spannung Auf der einen Seite befinden sich viele Elektronen (negativ geladene Ladungsträger) und auf der anderen Seite viele Protonen (positiv geladene Ladungsträger). Negative und positive Pole werden in einer ringförmigen Struktur gebildet. Diese kleinen Zellen können auch dann Strom erzeugen, wenn die Sonne nicht scheint oder der Himmel bewölkt ist. Sie erzeugen einen elektrischen Strom in Abhängigkeit von der Lichtmenge, die auf sie trifft. Die PV-Anlage erzeugt mehr solarstrom, wenn mehr Licht vorhanden ist, aber das hat keinen Einfluss auf die Spannung der Solarzelle. Die Spannung einer Siliziumzelle beträgt in jedem Zustand 0,6 Volt. Das größere Volumen der Zelle bedeutet eine höhere Stromkapazität.
Verstehen, wie Solarenergie genutzt werden kann
Die Solarenergie wird aus zwei Gründen immer beliebter: wegen der niedrigeren Stromkosten und wegen des Umweltschutzes. Andererseits: Wie wird Solarenergie erzeugt? Um unsere Abhängigkeit von ausländischem Öl zu verringern, ist das Ziel dasselbe, auch wenn es sich nur um ein kleines Solarmodul auf einem Haus handelt: Eine netzgekoppelte Photovoltaikanlage funktioniert folgendermaßen: Bei Lichteinfall erzeugen die Solarzellen einen Stromfluss in eine Richtung. Die einzelnen Solarzellen, aus denen ein Solarmodul besteht, werden als Solarmodule bezeichnet. Mit einer Reihe von Solarmodulen, die miteinander verbunden sind, wird ein solarbetriebener Generator erzeugt. Der Gleichstrom des Generators wird vom Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt. Wenn der Wechselstrom direkt in das öffentliche oder private Stromnetz eingespeist wird, werden die persönlichen Stromkosten gesenkt.
Das Verfahren zur Herstellung von photovoltaischen Solarsystemen
Es gibt drei Arten von Zellen. Die kristalline Struktur einer Solarzelle bestimmt, ob sie monokristallin, polykristallin oder amorph ist. Ein hochreiner Halbleiter wird in monokristallinen Siliziumzellen verwendet. Nach der Entnahme aus dem Siliziumofen werden die monokristallinen Rollen in 0,25 mm große Stücke geschnitten. Diese Art der Produktion ist die effizienteste Methode. Monokristalline Solarzellen haben einen Wirkungsgrad von 14 % bis 16 %.
Aufgrund ihrer amorphen Beschaffenheit werden diese Solarzellen als Dünnschichtzellen bezeichnet.
Dünnschichtsolarzellen oder amorphe Zellen sind eine andere Bezeichnung für diese Geräte. Während des Herstellungsprozesses wird eine dünne Schicht photoaktiver Halbleiter auf eine Glasplatte aufgebracht. Auf einer zweiten Glasplatte werden die Solarzellen und amorphen Module hermetisch versiegelt. Der Abstand zwischen den Schichten beträgt weniger als einen Meter. Aufgrund ihrer niedrigen Herstellungskosten sind Dünnschicht-Solarmodule eine attraktive Option zur Stromerzeugung. Der Wirkungsgrad von Dünnschichtzellen liegt zwischen 6 und 8 %. Neue Materialien können die Effizienz von Dünnschichtzellen verbessern. Neben CdT und CuInSe2 gibt es eine Reihe weiterer Möglichkeiten (CIS). Durch den Einsatz von Dünnschichtzellen kann der Wirkungsgrad um 8 bis 10% gesteigert werden.
Das Solarmodul der Photovoltaikanlage übernimmt die photovoltaische Funktion.
Das Solarmodul besteht aus verdeckten Solarzellen. Eine transparente Glasabdeckung schützt die Solarmodule vor der Sonneneinstrahlung, von unten sind die Solarzellen vor Beschädigungen geschützt. Durch die kleinen Löcher zwischen den Solarzellen kann Licht hindurchdringen. Die Solarzellen gibt es in verschiedenen Größen. Die Ausgangsleistung kann je nach Modul von wenigen Watt bis maximal 300 Watt reichen. Jedes Solarmodul wird nach Industriestandards gebaut und auf Qualitätsprüfung geprüft. Solarmodule, eines der leichtesten Materialien, wiegen zwischen 10 und 15 Kilogramm pro Quadratmeter. Solarmodule gibt es in einer Vielzahl von Größen und Konfigurationen. Größen von drei Quadratmetern sind üblich. Solardächer gibt es heute in Hülle und Fülle auf dem Markt. Dies sind Bestandteile eines Dachmaterials.
Welche Materialien werden für die Herstellung von Solarmodulen verwendet?
Die in Photovoltaikanlagen verwendeten Solarmodule wandeln Lichtenergie in elektrische Energie um. Die Sonnenstrahlen werden von einer Solarzelle zur Stromerzeugung genutzt. Mit anderen Worten, das ist ähnlich. Ein Solarmodul besteht aus einer Reihe von Solarzellen, die miteinander verbunden sind. In einer Reihenschaltung werden Spannungen aus verschiedenen Quellen kombiniert. Bei einem 60-Zellen-Modul beträgt die Gesamtspannung 36 Volt, da jede Zelle eine Spannung von 0,06 Volt hat. Wenn hochreines Silizium (Si) verwendet wird, kann der Wirkungsgrad einer Solarmoduls zwischen 11 und 16 Prozent liegen. Diese Module aus kristallisiertem Siliziumdioxid (Si) are in der Regel für Aufdachanlagen verwendet. Bei der Verwendung von Dünnschichtmodulen sinkt der Wirkungsgrad. Dünnschichtmodule haben einen Wirkungsgrad von 9 Prozent. Dünnschichtmodule sind ideal für große Anlagen, die nicht viel Platz haben. Aufgrund der geringen Kosten des Modules.
Solare photovoltaische Stromerzeugung
Verbundene oder eigenständige Solarmodule sind beide Optionen. Wenn Solarsysteme an das Stromnetz angeschlossen sind, ist eine kontinuierliche Stromerzeugung möglich. Wechselrichter werden verwendet, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Nieder- und Mittelspannungs-Solarnetze sind die einzigen, die die erzeugte Energie aufnehmen können. In den meisten Fällen, die Lebensmittel werden erst nach einer gewissen Zeit verzehrt. Netzunabhängige Systeme werden in Abwesenheit eines Stromnetzes durch Batterien betrieben.
Werfen wir einen Blick auf einige historische Fakten.
Das Umdenken in der Energieversorgung fand 1973 und 1974 als Folge der Lkrise und der Atomunfälle in Harrisburg und Tschernobyl statt. Die Photovoltaik wird seit den 1980er Jahren in den Vereinigten Staaten, Japan und Deutschland erforscht. Einige Länder haben finanzielle Anreize geschaffen, um die Nutzung der neuen Technologie zu fördern und sie für die breite Bevölkerung zugänglicher zu machen. Dieser Aufwärtstrend wird sich voraussichtlich fortsetzen, da die weltweit installierte Kapazität von 700 MWp im Jahr 2000 auf 177 GWp im Jahr 2014 gestiegen ist.
Sprache der Photovoltaik.
PV steht für Fotovoltaik. Photovoltaik wurde nach der deutschen Rechtschreibreform in Fotovoltaik umbenannt, um der neuen Schreibweise Rechnung zu tragen. Die Fotovoltaik hingegen ist korrekt. Im deutschsprachigen Raum ist es üblich, Photovoltaik als “Photovoltaik” zu schreiben. Eine einheitliche Schreibweise ist in technischen Bereichen wie der Photovoltaik wichtig, aber nicht ausreichend.
Aufgrund des elektrischen Feldes können Ladungsträger in den dotierten Bereichen zu Kontakten in anderen dotierten Bereichen wandern. Durch diesen Prozess steigen die Elektronen auf und die Moleküle fallen ab. Photonen sind freie Ladungsträger, können aber auch Strom erzeugen, wenn sie auf diese Weise genutzt werden. Während der “äußeren Schleife” des Stroms rekombinieren die Löcher der “äußeren Schleife” an der unteren Oberfläche des Zellkontakts. Wenn die Photonen frei Ladungsträger erzeugen, geht der Prozess weiter.
Der Wert einer Photovoltaikanlage wird anhand ihrer Leistung und ihres Wirkungsgrads ermittelt.
Photovoltaikanlagen werden unter Testbedingungen, die die Sonneneinstrahlung in Deutschland simulieren, in Watt (Peak-Watt) oder Kilowatt pro Stunde gemessen. Für die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Solarmodulen werden verschiedene Verfahren eingesetzt. Die Datenblätter beschreiben die elektrischen Eigenschaften der Bauteile. Die Luftmasse eines Moduls beträgt 1,5 bei 25 C und 1000 W/m2.