Panels Photovoltaische Solarenergie

Photovoltaik Solarenergie

Photovoltaik Solarenergie

Solare photovoltaische Energie besteht in der direkten Umwandlung der Sonnenstrahlung in elektrische Energie. Diese Art von Energie wird oft direkt als photovoltaische Energie bezeichnet.

Diese Umwandlung in elektrische Energie wird erreicht, indem die Eigenschaften von Halbleitermaterialien durch photovoltaische Zellen genutzt werden. Das Basismaterial für die Herstellung von Photovoltaikplatten ist üblicherweise Silizium. Wenn Sonnenlicht (Photonen) auf eine der Seiten der Solarzelle trifft, erzeugt es einen elektrischen Strom. Dieser erzeugte Strom kann als Energiequelle genutzt werden.

 

Die Herstellung von photovoltaischen Zellen ist sowohl in wirtschaftlicher als auch in zeitlicher Hinsicht ein kostspieliger Prozess. Die Kieselsäure, mit der die photovoltaischen Zellen hergestellt werden, ist ein sehr reichlich vorhandenes Material auf der Erde. Die Verarbeitung von Silizium ist jedoch mühsam und kompliziert. Durch sehr komplizierte Prozesse werden Siliziumbarren hergestellt. Anschließend werden Wafer ( Photovoltaikzellen) aus diesen Siliziumbarren geschnitten.

Eine weitere Quelle für die Gewinnung von Silizium ist das Recycling der Elektronikindustrie.

Weitere Hochleistungsmaterialien werden derzeit vorbereitet.

Es ist wichtig, dass alle Zellen, aus denen ein Photovoltaik-Solarmodul besteht, die gleichen Eigenschaften haben. Nach der Herstellung von Photovoltaikzellen muss ein Klassifikations- und Auswahlprozess durchgeführt werden.

Effizienz der photovoltaischen Energie

Photovoltaik-Paneele - Photovoltaik-Solarenergie

Abhängig von der Konstruktion können Photovoltaikmodule Elektrizität aus einem bestimmten Bereich von Lichtfrequenzen erzeugen, aber im allgemeinen können sie nicht den gesamten Sonnenbereich abdecken (insbesondere ultraviolettes, infrarotes und schwaches oder diffuses Licht). Daher wird ein Großteil der Energie des einfallenden Sonnenlichts nicht von Sonnenkollektoren genutzt, was bei Beleuchtung mit monochromatischem Licht viel höhere Wirkungsgrade ergeben könnte.

Daher besteht ein anderes Designkonzept darin, das Licht in verschiedene Wellenlängen zu teilen und die Strahlen in verschiedene Zellen zu richten, die auf diese Bereiche abgestimmt sind. Dies soll die Effizienz um 50% steigern können. Wissenschaftler der Boeing-Tochter Spectrolab berichteten über die Entwicklung von mehrgliedrigen Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von mehr als 40%, einem neuen Weltrekord für photovoltaische Solarzellen. Spectrolab-Wissenschaftler sagen auch voraus, dass konzentrierende Solarzellen in Zukunft Wirkungsgrade von mehr als 45% oder sogar 50% erreichen könnten, mit theoretischen Wirkungsgraden von etwa 58% in Zellen mit mehr als drei Kontakten.

Derzeit erreicht die beste Umwandlungsrate von Sonnenlicht in photovoltaische Energie in neuen kommerziellen Produkten eine Effizienz des Solarmoduls von etwa 21,5%.

Anwendungen der photovoltaischen Solarenergie

Nutzung von photovoltaischer Solarenergie für die öffentliche Beleuchtung

Die Hauptanwendung einer photovoltaischen Solarenergieanlage ist die Erzeugung von elektrischer Energie aus Sonnenstrahlung.

Die Energieerzeugung kann großflächig für den allgemeinen oder kleinen Verbrauch für den Verbrauch in kleinen Wohnungen, Berghütten oder abgelegenen Gebieten sein.

Hauptsächlich gibt es zwei Arten von Photovoltaikanlagen:

  • Photovoltaikanlagen für den Netzanschluss, bei denen die produzierte Energie vollständig zum Verkauf an das Verteilernetz verwendet wird.
  • Isolierte Fotovoltaikanlagen, die für den Eigenverbrauch verwendet werden, sei es eine isolierte Wohnung, eine Telekommunikations-Relaisstation, Wasserpumpen für die Bewässerung usw.

Zu den Anwendungen der Photovoltaik ist nicht mit dem Netzwerk in vielen Bereichen des täglichen Lebens verbunden. Photovoltaik-Energie wird in kleinen Geräten wie Taschenrechner, wie für die Straßenbeleuchtung in bestimmten Bereichen, für elimenar Elektromotoren und sogar entwickelte Autos und Flugzeugen, die ausschließlich Sonnenstrahlung als Energiequelle arbeiten mit.

Geschichte der photovoltaischen Energie

Die mit dem photovoltaischen Effekt erzeugte photovoltaische Energie wurde erstmals 1839 vom französischen Physiker Becquerel erkannt. Die erste Solarzelle wurde jedoch erst 1883 von Charles Fritts mit einem Wirkungsgrad von 1% gebaut. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts gab es mehrere Verbesserungen, um seine Effizienz zu erhöhen.

1946 patentierte Russel Ohl die moderne Verbindung zwischen den derzeit verwendeten Halbleitermaterialien. Aber der wichtigste technologische Fortschritt kam 1954, als die Bell Laboratories, die mit Halbleitern experimentierten, die erste Silizium-Solarzelle mit einer Ausbeute von 4,5% entwickelten.

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Referenzen

  1. Roper, L. David. World Photovoltaic Energy
  2. REN21 (2009). Renewables Global Status Report: 2009 Update
  3. Swanson, R. M. (2009). Photovoltaics Power Up
  4. «Photovoltaic Effect»  Mrsolar.com
  5. «The photovoltaic effect»  Encyclobeamia.solarbotics.net.
  6. «La fotovoltaica ya se codea en costes con la nuclear». El periódico de la energía. 

Geändert am: 24. Mai 2018